探究坐标系与参数方程试题的破解方法

来源 :中学生数理化·高考数学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:klyh2008
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  《坐标系与参数方程》选考题是大多数考生选做的试题,在高三的复习中,练习了大量的加减消参、代人消参、三角消参(利用sin?0 cos0=1)、平方相减消参等,也练习了很多的化为直角坐标系后解决相关问题的试题,但像转换后消参,必须利用极坐标思想解决的试题几乎没有,当遇到这种非常态的新题,考生的心理防线容易崩溃,容易陷人山重水复疑无路的窘境。因此,这类新题对考生的能力要求较高,仅凭刷题已无法达到中档题不丢分的目的,所以我们必须引以为戒,在平时的复习中,很有必要精选一些这样的新题,让同学们学会独立思考,勤于推理,勇于转化,加强自我钻研的信心与精神,形成多思多悟的自觉意识,提高思维的灵活性和批判性,促使數学学科素养在高中课堂落地生根,开花结果。
  例1在平面直角坐标系xOy中,曲线
  坐标原点O为极点,轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为2.ocos0 /3osin0 11=0。
  (1)求曲线C和直线l的直角坐标方程;(2)求曲线C上的点到直线l的距离的最小值。
  解析:(1)思路1:将参数方程化为直角坐标系下的普通方程常用的方法有:代人消参法、平方相减消参法、三角消参法(利用sin’0 cos’0=1)等,但本题较新颖,直接利用这些方法都行不通,故需要冷静思考,把问题等价转化到我们能消参的轨道上去。当看到参数方程中的分母均为2次,分子一个为2次一个为1次时,可利用分离常数法,把2次转化为1次,之后的消参就水到渠成、顺理成
  章了。
  由x=pcos0,y=osin0,得直线l的直角坐标方程为2x /3y 11=0。
  思路2:将参数方程化为普通方程主要就是想尽一切办法消去参数t,大家最容易想到的就是代人法,故可以从代人法的思路人手,
  由x=pcos0,y=osin0,得直线l的直角坐标方程为2x /3y 11=0。
  方法3:联想到三角函数中的万能公式:
  现x的取值范围为x≠-1,缺乏完备性。
  点评:对绝大多数考生来说,该题有两个难点:一是参数方程化普通方程;二是?为啥不等于一1。因此,这是一道有很高区分度的题,让搞题海战术的考生,无所适从,束手无策;但对数学基本功特别扎实,数学素养特别灵敏的考生,就是手到擒来,轻松化解。
  (2)方法1:由(1)可设曲线C的参数方程
  直线l的距离的最小值为/7。
  方法2:如图1所示,作直线2x /3y
  点评:利用椭圆的参数方程求最值是这类题的常规方法,但方法2利用数形结合思想求最值显得直观、简捷。
  例2在极坐标系中,O为极点,点M(po,0)(po》0)在曲线C:p=4sin0上,直线l过点A(4,0)且与OM垂直,垂足为P。
  (1)当0。=时,求。及直线l的极坐标方程;
  (2)当点M在曲线C上运动且点P在线段OM上时,求点P的轨迹的极坐标方程。
  分析:本题主要考查极坐标的几何意义,动点的轨迹方程的求法等知识,考查数形结合思想的应用,考查考生的运算求解能力和逻辑思维能力,考查的核心素养是直观想象、逻辑推理、数学建模、数学运算。
  解:(1)方法1:因为点M(po,0。)在曲线
  (2)方法1(极坐标法):设P(p,0),如图3
  方法2(交轨法):如图3所示,直线OM的斜率一定存在,不妨设直线OM的方程为
  相乘消参即得普通方程为(x-2)’ y=4,转化为极坐标方程为p=4cos0。因为点P在线段OM上,故0的取值范围是
  方法3(直接法):如图3所示,设P(x,y),因为OPLAP,所以kop.kap=-1,即y.y
  xx~-1,化简得(x-2)* y*=4,转化为极坐标方程为p=4cos0。因为点P在
  方法4(几何意义法):如图3所示,因为OPLAP,所以【OPA=90°。又因为|OA|=4,所以动点P的轨迹是以线段OA为直径的圆,故点P的轨迹的普通方程为(x-2)2 y’=4,转化为极坐标方程为p=4cos0。因为点P在线段OM上,故日的取值范围是
  点评:①该题的两问直接用极坐标来做要比化为直角坐标简单、快速得多,所以极坐标试题应打破定式思维,尽量优先直接用极坐标思想解题,而不是都化为直角坐标来做,这不仅是一种解题方法,更是一种优化策略、解题捷径,也是命题专家们的思想所在。②数形结合不可少,不仅直观形象,更是事半功倍效率高。0∈「兀π7是一大难点,大部分考生都丢分了,搞不清楚原因。如图3所示,当0=兀-时,点P与点M重合,是一临界状态;当0《4时,点P不在线段OM上,不满足题意;当0=-时,点P与点O重合,也是一临界状态;当0》时,点P不在线段OM上,不满足题意。故0EL4’2」。
  解题后进行反思、总结,有助于同学们优化解题思路、突破疑难点,明晰高考方向与趋势。建立错题本可使同学们找到解题错误的原因,使同样的错误不会再犯,有助于知识网络的修建,有助于解题方法的完善与提高,有助于加强对数学思想方法与数学素养的领悟、理解,更可以把同学们的思维引向一个较深的层次,切实提高同学们的考试应变能力,培养同学们的创新思维能力,培养同学们用数学观点思考问题,用数学思想方法、数学素养解决问题的能力,从而轻松应对高考,考出好成绩。
  (责任编辑王福华)
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