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综合质量评估
第一、二讲
(90分钟 120分)
一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.极坐标方程ρ2+2ρsin=1表示曲线的中心在 ( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
【解析】选D.极坐标方程ρ2+2ρsin=1,
即ρ2+2ρsinθ-2ρcosθ=1,化为直角坐标方程为
x2+y2-2x+2y=1,标准方程为(x-1)2+(y+1)2=3,圆心坐标为(1,-1),在第四象限.
2.(2016·北京高二检测)极坐标方程ρ=-4cosθ化为直角坐标方程是 ( )
A.x-4=0 B.x+4=0
C.(x+2)2+y2=4 D.x2+(y+2)2=4
【解析】选C.极坐标方程ρ=-4cosθ即ρ2=-4ρcosθ,所以化为直角坐标方程是x2+y2=-4x,即(x+2)2+y2=4.
3.(2016·淮南高二检测)在极坐标系中,曲线ρ=4cosθ围成的图形面积为
( )
A.π B.4 C.4π D.16
【解析】选C.由ρ=4cosθ得ρ2=4ρcosθ,直角坐标方程为x2+y2=4x,所以(x-2)2+y2=4,所以S=πr2=4π.
【补偿训练】已知直线将曲线(θ
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为参数)平分,则曲线围成图形的面积为 ( )
A.3π B.4π C.6π D.9π
【解析】选D.直线的普通方程为y=-2x+b+4,曲线(θ为参数)的普通方程为(x-2)2+(y-3)2=b2,所以圆的圆心的坐标为(2,3),依题意,得3=-4+b+4,即b=3,所以圆的面积为9π.
4.与普通方程x2+y-1=0等价的参数方程为 ( )
A. B.
C. D.
【解析】选D.所谓与方程x2+y-1=0等价,是指将参数方程化为普通方程时,形式一致,且x,y的变化范围对应相同,按照这一标准逐一验证.
选项A化为普通方程为
x2+y-1=0,x∈[-1,1],y∈[0,1].
选项B化为普通方程为
x2+y-1=0,x∈[0,+∞),y∈(-∞,1].
选项C化为普通方程为
x2+y-1=0,x∈[-1,1],y∈[0,1].
选项D化为普通方程为
x2+y-1=0,x∈R,y∈(-∞,1].
5.极坐标方程ρ=sinθ与参数方程(t为参数)所表示的图形分别是 ( )
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A.直线、直线 B.直线、圆
C.圆、直线 D.圆、圆
【解析】选C.由ρ=sinθ得ρ2=ρsinθ,
即x2+y2=y,即x2+=,对应图形为圆.
将参数方程消去参数t,得2x-y-5=0,所以对应图形为直线.
6.已知直线l1的极坐标方程为ρsin=2016,直线l2的参数方程为(t为参数)则l1与l2的位置关系为 ( )
A.垂直 B.平行
C.相交但不垂直 D.重合
【解析】选A.由ρsin=2016,得
ρ=2016,
ρsinθ-ρcosθ=2016,
所以y-x=2016,即y=x+2016,
把直线l2的参数方程化为普通方程为
==-1,即y=-x,
所以·=1×(-1)=-1,所以l1⊥l2.
7.以平面直角坐标系的原点为极点,x轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,两种坐标系中取相同的长度单位.已知直线l的参数方程是(t为参数)圆C的极坐标方程是ρ=4cosθ,则直线l被圆C截得的弦长为 ( )
A. B.2 C. D.2
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【解析】选D.直线l的普通方程为y=x-4,圆C的直角坐标方程是(x-2)2+y2=4,圆心(2,0)到直线l的距离d==,所以直线l被圆C截得的弦长为2=2.
8.已知抛物线C1:(t为参数),圆C2的极坐标方程为ρ=r(r>0),若斜率为1的直线过抛物线C1的焦点,且与圆C2相切,则r= ( )
A.1 B. C. D.2
【解题指南】把抛物线的参数方程、圆的极坐标方程统一成在直角坐标系下的方程后,求出直线的方程,利用直线与圆的位置关系求r.
【解析】选C.抛物线C1的普通方程为y2=8x,焦点为(2,0),故直线方程为y=x-2,即x-y-2=0,圆的直角坐标方程为x2+y2=r2,由题意=r,得r=.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.请把正确答案填在题中横线上)
9.(2016·唐山高二检测)已知直线l:(t为参数)过定点P,曲线C的极坐标方程为ρ=2sinθ,直线l与曲线C交于A,B两点,则|PA|·|PB|值为________.
【解析】将直线l:(t为参数)代入曲线C:ρ=2sinθ的直角坐标方程x2+y2-2y=0,整理,得t2-(+1)t+1=0,设直线l与曲线C交于A,B两点对应的参数分别为t1,t2,则t1t2=1,即|PA|·|PB|==1.
答案:1
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10.若直线(t为参数)与曲线(θ为参数,a>0)有且只有一个公共点,则a=________.
【解析】直线一般方程为x+y-2=0,曲线方程为(x-4)2+y2=a2.由题可知,直线与圆相切,即圆心到直线的距离d===a.
答案:
【补偿训练】(2016·襄阳高二检测)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程是以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C2的极坐标方程是ρsin=1,则两曲线交点间的距离是________.
【解析】曲线C1的普通方程为y2-x2=4,
由曲线C2的极坐标方程ρsin=1,得直角坐标方程x+y-2=0,将y=-x+2代入y2-x2=4,
得x2-2x=0,解得x1=0,x2=2,y1=2,y2=-4,则两曲线的交点坐标分别为A(0,2),B(2,-4),所以|AB|==4.
答案:4
11.(2016·衡水高二检测)设直线l:(t为参数),曲线C:(θ为参数),直线l与曲线C交于A,B两点,则|AB|=________.
【解题指南】将直线的参数方程代入曲线的直角坐标方程,利用直线参数方程参数的几何意义以及公式求弦长.
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【解析】将直线l:(t为参数)代入曲线C:x2+y2=1,整理,得t2+t=0,
设直线l与曲线C交于A,B两点对应的参数分别为t1,t2,则t1+t2=-,t1t2=0,
则|AB|=|t1-t2|==.
答案:
12.(2016·黄冈高二检测)在直角坐标系xOy中,以原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系.若P点为直线ρcosθ-ρsinθ-4=0上一点,点Q为曲线(t为参数)上一点,则|PQ|的最小值为________.
【解题指南】将直线的极坐标方程化为直角坐标方程,将曲线的参数方程化为普通方程,转化为直线和曲线相切求解,也可以利用导数的几何意义求出切点的坐标解决.
【解析】直线ρcosθ-ρsinθ-4=0的直角坐标方程为x-y-4=0,曲线(t为参数)的普通方程为y=x2,依题意,设与直线x-y-4=0平行的直线方程为x-y+c=0,即y=x+c,代入y=x2,得x2-4x-4c=0,依题意,Δ=16+16c=0,所以c=-1,即直线x-y-1=0与抛物线y=x2相切,所以平行线间的距离d==.
答案:
【一题多解】直线ρcosθ-ρsinθ-4=0的直角坐标方程为x-y-4=0,曲线(t为参数)的普通方程为y=x2,设抛物线y=x2上一点P(x0,y0),
则y′=x=x0=1,得x0=2,即P(2,1),依题意,P(2,1)到直线x-y-4=0的距离d==为所求.
答案:
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三、解答题(本大题共6小题,共60分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
13.(10分)(2016·衡水高二检测)在极坐标系中,直线l的极坐标方程为θ=(ρ∈R),以极点为原点,极轴为x轴的正半轴建立平面直角坐标系,曲线C的参数方程为(α为参数)求直线l与曲线C的交点P的直角坐标.
【解析】因为直线l的极坐标方程为θ=(ρ∈R),
所以直线l的普通方程为y=x,①
又因为曲线C的参数方程为(α为参数)
所以曲线C的直角坐标方程为
y=x2(x∈[-2,2]),②
联立①②得或
根据x的范围应舍去
故P点的直角坐标为(0,0).
14.(10分)(2016·全国卷Ⅰ)在直线坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为(t为参数,a>0).在以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2:ρ=4cosθ.
(1)说明C1是哪一种曲线,并将C1的方程化为极坐标方程.
(2)直线C3的极坐标方程为θ=α0,其中α0满足tanα0=2,若曲线C1与C2的公共点都在C3上,求a.
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【解析】(1)(t为参数),
所以x2+(y-1)2=a2. ①
所以C1为以(0,1)为圆心,a为半径的圆.
方程为x2+y2-2y+1-a2=0.
因为x2+y2=ρ2,y=ρsinθ,
所以ρ2-2ρsinθ+1-a2=0,即为C1的极坐标方程.
(2)C2:ρ=4cosθ,
两边同乘ρ,得ρ2=4ρcosθ,
∵ρ2=x2+y2,ρcosθ=x,
∴x2+y2=4x.
即(x-2)2+y2=4. ②
C3:化为普通方程为y=2x,
由题意:C1和C2的公共方程所在直线即为C3.
①-②得:4x-2y+1-a2=0,即为C3,
所以1-a2=0,
所以a=1.
15.(10分)(2016·大连高二检测)在直角坐标系xOy中,直线l经过点P(-1,0),其倾斜角为α,以原点O为极点,以x轴非负半轴为极轴,与直角坐标系xOy取相同的长度单位,建立极坐标系,设曲线C的极坐标方程为ρ2-6ρcosθ+1=0.
(1)写出直线l的参数方程,若直线l与曲线C有公共点,求α的取值范围.
(2)设M(x,y)为曲线C上任意一点,求x+y的取值范围.
【解析】(1)因为曲线C的极坐标方程为ρ2-6ρcosθ+1=0,
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所以曲线C的直角坐标方程为x2+y2-6x+1=0.
因为直线l经过点P(-1,0),其倾斜角为α,
所以直线l的参数方程为
(t为参数),
将代入x2+y2-6x+1=0,整理,得t2-8tcosα+8=0,
因为直线l与曲线C有公共点,
所以Δ=64cos2α-32≥0,
即cosα≥或cosα≤-,
因为α∈[0,π),
所以α的取值范围是∪.
(2)已知M(x,y)是曲线C:(x-3)2+y2=8上一点,则(θ为参数)
所以x+y=3+2(sinθ+cosθ)=3+4sin,
所以x+y的取值范围是[-1,7].
16.(10分)(2015·陕西高考)在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为(t为参数),以原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,☉C的极坐标方程为ρ=2sinθ.
(1)写出☉C的直角坐标方程.
(2)P为直线l上一动点,当P到圆心C的距离最小时,求点P的坐标.
【解题指南】(1)利用直角坐标与极坐标的关系进行代换即得.
(2)直角坐标与极坐标进行坐标代换后,利用两点间的距离公式可求解.
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【解析】
(1)由ρ=2sinθ,
得ρ2=2ρsinθ,
从而有x2+y2=2y,
所以x2+(y-)2=3.
(2)设P,又C(0,),
则|PC|==,
故当t=0时,|PC|取得最小值,
此时P点的坐标为(3,0).
17.(10分)(2016·天水高三检测)在平面直角坐标系中,直线l的参数方程为(t为参数),在以直角坐标系的原点O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C的极坐标方程为ρ=.
(1)求曲线C的直角坐标方程和直线l的普通方程.
(2)若直线l与曲线C相交于A,B两点,求△AOB的面积.
【解析】(1)由曲线C的极坐标方程是:ρ=,得ρ2sin2θ=2ρcosθ.
所以曲线C的直角坐标方程是:y2=2x.
由直线l的参数方程(t为参数)
得:x-y-4=0,所以直线l的普通方程为:x-y-4=0.
(2)将直线l的参数方程代入曲线C的普通方程y2=2x,得t2-8t+7=0,
设A,B两点对应的参数分别为t1,t2,
所以==
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==6,
因为原点到直线x-y-4=0的距离
d==2,
所以△AOB的面积是
·d=×6×2=12.
18.(10分)(2016·西安高二检测)已知曲线C1:(θ为参数),曲线C2:(t为参数).
(1)指出C1,C2各是什么曲线,并说明C1与C2公共点的个数.
(2)若把C1,C2上各点的纵坐标都压缩为原来的一半,分别得到曲线C1′,C2′,写出C1′,C2′的参数方程.C1′与C2′公共点的个数和C1与C2公共点的个数是否相同?说明你的理由.
【解析】(1)C1是圆,C2是直线,C1的普通方程为x2+y2=1,圆心C1(0,0),半径r=1.
C2的普通方程为x-y+=0,因为圆心C1到直线x-y+=0的距离为1,
所以C1与C2只有一个公共点.
(2)压缩后的参数方程分别为
C′1:(θ为参数),
C′2:(t为参数),
化为普通方程为C1′:x2+4y2=1,C2′:y=x+,
联立消元得:2x2+2x+1=0,其判别式Δ=-4×2×
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1=0,所以压缩后的直线与椭圆仍然只有一个公共点,和原来相同.
【补偿训练】(2016·淮南高二检测)已知直线l:(t为参数)曲线C1:x2+y2=1.
(1)设l与C1相交于A,B两点,求|AB|.
(2)若曲线C1上各点的横坐标压缩为原来的,纵坐标压缩为原来的,得到曲线C2,设点P是曲线C2上的一个动点,求它到直线l的距离的最小值.
【解析】(1)将直线与曲线的方程联立得t2+t=0,
解得t1=0,t2=-1,
由t的几何意义知|AB|=|t1-t2|=1.
(2)C2:(θ为参数)
设P,直线l:x-y-=0,
点到直线的距离
d==.
当cos=1时,d取最小值,dmin=-(解题方法不唯一).
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