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第2課時(shí) 極 坐 標(biāo) 系
1.通過實(shí)例了解極坐標(biāo)系的建立,會(huì)用極坐標(biāo)表示極坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn),掌握極坐標(biāo)的應(yīng)用.
2.理解極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)間的相互轉(zhuǎn)化,掌握轉(zhuǎn)化公式,并運(yùn)用公式實(shí)現(xiàn)極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)間的相互轉(zhuǎn)化.
李先生是個(gè)外地人,他想到市教育局去,卻不知道該怎么去.于是他向路人詢問去市教育局如何走?路人說市教育局就在我們現(xiàn)在的位置東南方3公里處.請問路人的回答,能讓李先生找到目的地嗎?“在我們現(xiàn)在的位置東南方3公里處”是一個(gè)確定的位置嗎?
問題1:極坐標(biāo)系的建立
在平面內(nèi)取一個(gè)定點(diǎn)O,叫作極點(diǎn);自極點(diǎn)O引一條射線Ox,叫作
2、 ;再選定一個(gè)長度單位和角的正方向(通常取 方向),這樣就建立了一個(gè)平面極坐標(biāo)系,簡稱為 .
問題2:對于平面內(nèi)任意一點(diǎn)M,用ρ表示點(diǎn)M到極點(diǎn)O的距離,用θ表示以O(shè)x為始邊,以O(shè)M為終邊的角度,其中ρ叫作 ,θ叫作 ,有序數(shù)對(ρ,θ)就叫作點(diǎn)M的 ,記為 .
問題3:將點(diǎn)M的極坐標(biāo)(ρ,θ)化為直角坐標(biāo)(x,y)的關(guān)系式為 .
問題4:將點(diǎn)M的直角坐標(biāo)(x,y)化為極坐標(biāo)(ρ,θ)的關(guān)系式為 .
1.在極坐標(biāo)系中,點(diǎn)M(-2,π6)的位置,可按如下規(guī)則確定
3、( ).
A.作射線OP,使∠xOP=π6,再在射線OP上取點(diǎn)M,使|OM|=2
B.作射線OP,使∠xOP=7π6,再在射線OP上取點(diǎn)M,使|OM|=2
C.作射線OP,使∠xOP=7π6,再在射線OP的反向延長線上取點(diǎn)M,使|OM|=2
D.作射線OP,使∠xOP=-π6,再在射線OP上取點(diǎn)M,使|OM|=2
2.若ρ1+ρ2=0,θ1+θ2=π,則點(diǎn)M1(ρ1,θ1)與點(diǎn)M2(ρ2,θ2)的位置關(guān)系是( ).
A.關(guān)于極軸所在的直線對稱
B.關(guān)于極點(diǎn)對稱
C.關(guān)于過極點(diǎn)且垂直于極軸的直線對稱
D.關(guān)于過極點(diǎn)且與極軸成π4的直線對稱
3.點(diǎn)P的直角坐標(biāo)為(-2,2)
4、,那么它的極坐標(biāo)可表示為 .
4.在極坐標(biāo)系中作下列各點(diǎn),并說明每組中各點(diǎn)的位置關(guān)系.
(1)A(2,0)、B(2,π6)、C(2,π4)、D(2,π2)、E(2,3π2)、F(2,5π4)、G(2,11π6);
(2)A(0,π4)、B(1,π4)、C(2,5π4)、D(3,5π4)、E(3,π4).
化極坐標(biāo)為直角坐標(biāo)
分別把下列點(diǎn)的極坐標(biāo)化為直角坐標(biāo).
(1)(2,π6);(2)(3,π2);(3)(4,2π3);(4)(4,-π12).
極坐標(biāo)的概念
已知極坐標(biāo)系中點(diǎn)A(2,π
5、2),B(2,3π4),O(0,0),則△AOB為( ).
A.等邊三角形 B.頂角為鈍角的等腰三角形
C.頂角為銳角的等腰三角形 D.等腰直角三角形
極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)間的互化
在極坐標(biāo)系中,點(diǎn)P(2,π3)和點(diǎn)Q(4,5π6)之間的距離為 .
把下列各點(diǎn)的極坐標(biāo)化為直角坐標(biāo),并判斷所表示的點(diǎn)在第幾象限.
(1)(2,4π3);(2)(2,2π3);(3)(2,-π3);(4)(2,-2).
在極坐標(biāo)系中,已知△ABC的三個(gè)頂點(diǎn)的極坐標(biāo)分別為A(2,π3),B(2,π),C(2,5π3).
(1)判斷△A
6、BC的形狀;
(2)求△ABC的面積.
極坐標(biāo)平面內(nèi)兩點(diǎn)P(4,3π2)、Q(ρ,-π4)之間的距離為10,則ρ= .
1.在極坐標(biāo)系中,若點(diǎn)A、B的坐標(biāo)分別是(2,π3)、(3,-π6),則△AOB為( ).
A.鈍角三角形 B.直角三角形 C.銳角三角形 D.等邊三角形
2.將極坐標(biāo)(6,4π3)化為直角坐標(biāo)為( ).
A.(-33,3) B.(-33,-3) C.(-3,-33) D.(-3,33)
3.在極坐標(biāo)系中,已知兩點(diǎn)A、B的極坐標(biāo)分別為(3,π3)、(4,π6),則△AOB(其中O
7、為極點(diǎn))的面積為 .
4.在極坐標(biāo)系中,已知三點(diǎn)M(2,5π3),N(2,0),P(23,π6).
(1)將M、N、P三點(diǎn)的極坐標(biāo)化為直角坐標(biāo);
(2)判斷M、N、P三點(diǎn)是否在一條直線上.
在極坐標(biāo)系中,已知兩點(diǎn)A(2,π4),B(2,5π4),且△ABC為等腰直角三角形,求直角頂點(diǎn)C的極坐標(biāo)與該三角形的面積.
考題變式(我來改編):
第2課時(shí) 極 坐 標(biāo) 系
知識(shí)體系梳理
問題1:極軸 逆時(shí)針 極坐標(biāo)系
問題2:極徑 極角 極坐標(biāo) M(ρ,θ)
問題3:x=ρ
8、cosθ,y=ρsinθ
問題4:ρ2=x2+y2,tanθ=yx(x≠0)
基礎(chǔ)學(xué)習(xí)交流
1.B 當(dāng)ρ<0時(shí),點(diǎn)M(ρ,θ)的位置按下列規(guī)定確定:作射線OP,使∠xOP=θ,在OP的反向延長線上取|OM|=|ρ|,則點(diǎn)M就是坐標(biāo)(ρ,θ)的點(diǎn),故選B.
2.A 因?yàn)辄c(diǎn)(ρ,θ)關(guān)于極軸所在的直線對稱的點(diǎn)為(-ρ,π-θ),由點(diǎn)M1(ρ1,θ1)和M2(ρ2,θ2)滿足ρ1+ρ2=0,θ1+θ2=π,可知點(diǎn)M1與M2關(guān)于極軸所在的直線對稱.
3.(2,3π4)(答案不唯一) 直接利用極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的互化公式求解,即ρ=(-2)2+(2)2=2,tan θ=-1.因?yàn)辄c(diǎn)P在第二象限,
9、所以可取一個(gè)極角為3π4.
4.解:(1)所有點(diǎn)都在以極點(diǎn)為圓心,半徑為2的圓上.點(diǎn)B、G關(guān)于極軸對稱,點(diǎn)D、E關(guān)于極軸對稱,點(diǎn)C、F關(guān)于極點(diǎn)對稱.
(2)所有點(diǎn)都在傾斜角為π4,且過極點(diǎn)的直線上.點(diǎn)D、E關(guān)于極點(diǎn)對稱.
重點(diǎn)難點(diǎn)探究
探究一:【解析】(1)∵x=ρcos θ=2cosπ6=3,y=ρsin θ=2sinπ6=1.∴點(diǎn)(2,π6)的直角坐標(biāo)為(3,1).
(2)∵x=ρcos θ=3cosπ2=0,y=ρsin θ=3sinπ2=3.
∴點(diǎn)(3,π2)的直角坐標(biāo)為(0,3).
(3)∵x=ρcos θ=4cos2π3=-2,y=ρsin θ=4sin2π3
10、=23.
∴點(diǎn)(4,2π3)的直角坐標(biāo)為(-2,23).
(4)∵cosπ12=1+cosπ62=1+322=6+24,sinπ12=1-cosπ62=1-322=6-24,∴x=ρcos θ=4cos(-π12)=4cosπ12=6+2,y=ρsin θ=4sin(-π12)=-4sinπ12=2-6.∴點(diǎn)(4,-π12)的直角坐標(biāo)為(2+6,2-6).
【小結(jié)】嚴(yán)格按照x=ρcosθ,y=ρsinθ進(jìn)行轉(zhuǎn)化,注意準(zhǔn)確計(jì)算.
探究二:【解析】顯然OA=2,OB=2,∠AOB=π4,由余弦定理得AB=OA2+OB2-2OAOBcos∠AOB=2,故OB=AB,∠ABO=π2,即△A
11、OB為等腰直角三角形.
【答案】D
【小結(jié)】極坐標(biāo)中的ρ和θ分別表示到極點(diǎn)的距離和極軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過的角度.
探究三:【解析】(法一)由公式x=ρcosθ,y=ρsinθ ,得點(diǎn)P(2,π3)和點(diǎn)Q(4,5π6)的直角坐標(biāo)分別為P(1,3)和Q(-23,2),由兩點(diǎn)間的距離公式得|PQ|=(1+23)2+(3-2)2=25.
(法二)在極坐標(biāo)系中,已知點(diǎn)P(2,π3)和點(diǎn)Q(4,5π6),故∠POQ=π2,所以|PQ|=22+42=25.
【答案】25
【小結(jié)】如果極坐標(biāo)系中的兩點(diǎn)確定,那么它們之間的距離也確定,可以把各點(diǎn)極坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo),在平面直角坐標(biāo)系中計(jì)算,也可以利用極徑
12、、極角的定義和余弦定理在三角形中計(jì)算.
思維拓展應(yīng)用
應(yīng)用一:(1)由題意知x=2cos4π3=2(-12)=-1,y=2sin4π3=2(-32)=-3,即點(diǎn)(2,4π3)的直角坐標(biāo)為(-1,-3),是第三象限內(nèi)的點(diǎn).
(2)由題意知x=2cos 2π3=-1,y=2sin 2π3=3,即點(diǎn)(2,2π3)的直角坐標(biāo)為(-1,3),是第二象限內(nèi)的點(diǎn).
(3)由題意知x=2cos(-π3)=1,y=2sin(-π3)=-3,即點(diǎn)(2,-π3)的直角坐標(biāo)為(1,-3),是第四象限內(nèi)的點(diǎn).
(4)由題意知x=2cos(-2)=2cos 2<0(π2<2<π),y=2sin(-2)=-2si
13、n 2<0,即點(diǎn)(2,-2)的直角坐標(biāo)為(2cos 2,-2sin 2),是第三象限點(diǎn).
應(yīng)用二:(1)畫圖可知,A、B、C三點(diǎn)都在以極點(diǎn)為圓心,2為半徑的圓上,且所對的圓心角均為23π,∴|AB|=|AC|=|BC|,∴△ABC為正三角形.
(2)由(1)知12|AB|=2sin π3,∴|AB|=23,∴△ABC的面積為S=12232332=33.
應(yīng)用三:2或32 根據(jù)x=ρcos θ,y=ρsin θ,得P、Q的直角坐標(biāo)分別為P(0,-4)、Q(22ρ,-22ρ).∴|PQ|=(0-22ρ)2+(-4+22ρ)2=10,解得ρ=2或ρ=32.
基礎(chǔ)智能檢測
1.B 由
14、題意知∠AOB=π3-(-π6)=π2,故選B.
2.C 由公式x=ρcosθ,y=ρsinθ,得x=6(-12)=-3,y=6(-32)=-33,所以直角坐標(biāo)為(-3,-33),選擇C.
3.3 結(jié)合圖形,△AOB的面積S=12OAOBsin(π3-π6)=3.
4.解:(1)將三點(diǎn)坐標(biāo)代入公式x=ρcosθ,y=ρsinθ,可知點(diǎn)M的直角坐標(biāo)為(1,-3),點(diǎn)N的直角坐標(biāo)為(2,0),點(diǎn)P的直角坐標(biāo)為(3,3).
(2)∵kMN=32-1=3,kNP=3-03-2=3,∴kMN=kNP,∴M、N、P三點(diǎn)在同一條直線上.
全新視角拓展
(法一)利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)化.
點(diǎn)A(2,π4)的
15、直角坐標(biāo)為(2,2),點(diǎn)B(2,5π4)的直角坐標(biāo)為(-2,-2),設(shè)點(diǎn)C的直角坐標(biāo)為(x,y).
由題意得AC⊥BC,|AC|=|BC|.
∴ACBC=0,|AC|2=|BC|2,于是(x-2,y-2)(x+2,y+2)=0,即x2+y2=4.?、?
(x-2)2+(y-2)2=(x+2)2+(y+2)2,即y=-x.?、?
將②代入①得x2=2,解得x=2,∴x=2,y=-2或x=-2,y=2,
∴點(diǎn)C的直角坐標(biāo)為(2,-2)或(-2,2).
∴ρ=2+2=2,tan θ=-1,θ=7π4或3π4,∴點(diǎn)C的極坐標(biāo)為(2,3π4)或(2,7π4).S△ABC=12|AC||BC|=1
16、2|AC|2=128=4.
(法二)設(shè)點(diǎn)C的極坐標(biāo)為(ρ,θ)(ρ>0,0≤θ<2π),∵|AB|=2|OA|=4,∠C=π2,|AC|=|BC|,∴|AC|=|BC|=22,
根據(jù)余弦定理可得ρ2+22-22ρcos(θ-π4)=8,?、佴?+22-22ρcos(θ-5π4)=8, ②
①+②化簡得ρ2=4,由ρ>0得ρ=2,代入①得cos(θ-π4)=0,∴θ-π4=π2+kπ,k∈Z,即θ=3π4+kπ,k∈Z,又∵0≤θ<2π,令k=0,1,得θ=3π4或7π4,∴點(diǎn)C的極坐標(biāo)為(2,3π4)或(2,7π4),S△ABC=12|AC||BC|=12|AC|2=128=4.
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