如图,在极坐标系Ox中,A(2,0), B ( 2 , π…——2019 高考数学第 22 题答案解析

2019_新课标III卷

2019 全国 第 22 题 解答题 区分题
2019_新课标III卷

22.如图,在极坐标系Ox中,A(2,0), $B ( \sqrt { 2 } , \frac { \pi } { 4 } )$ $C ( \sqrt { 2 } , \frac { 3 \pi } { 4 } )$ $D ( 2 , \pi )$ ,弧 $\widehat { A B }$

$\widehat { B C }$ $\widehat { C D }$ 所在圆的圆心分别是(1,0), $( 1 , \frac { \pi } { 2 } ) , ( 1 , \pi )$ ,曲线 $M _ { 1 }$ 是弧 $\widehat { A B }$ ,曲线 $M _ { 2 }$ 是弧 $\widehat { B C }$ ,曲线 $M _ { 3 }$ 是弧 $\widehat { C D }$

(1)分别写出 $M _ { 1 }$ $M _ { 2 }$ $M _ { 3 }$ 的极坐标方程;

(2)曲线M由 $M _ { 1 } , \ M _ { 2 } , \ M _ { 3 }$ 构成,若点P在M上,且 $| O P | = \sqrt { 3 }$ ,求P的极坐标.【答案】① $\rho = 2 \cos \theta ( \theta \in [ 0 , \frac { \pi } { 4 } ] ) , \rho = 2 \sin \theta ( \theta \in [ \frac { \pi } { 4 } , \frac { 3 \pi } { 4 } ] ) , \rho = - 2 \cos \theta ( \theta \in [ \frac { 3 \pi } { 4 } , \pi ] )$ ② $( \sqrt { 3 } , \frac { \pi } { 6 } ) , ( \sqrt { 3 } , \frac { \pi } { 3 } ) , ( \sqrt { 3 } , \frac { 2 \pi } { 3 } ) , ( \sqrt { 3 } , \frac { 5 \pi } { 6 } )$

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【解析】

【分析】

(1)将三个过原点的圆方程列出,注意题中要求的是弧,所以要注意的方程中θ的取值范围.

(2)根据条件 $\rho { = } \sqrt { 3 }$ 逐个方程代入求解,最后解出P点的极坐标.

【详解】①由题意得,这三个圆的直径都是2,并且都过原点.

$$ M _ { 1 } : \rho = 2 \cos \theta ( \theta \in [ 0 , \frac { \pi } { 4 } ] ) , $$

$$ M _ { 2 } : \rho = 2 \cos ( \theta - \frac { \pi } { 2 } ) = 2 \sin \theta ( \theta \in [ \frac { \pi } { 4 } , \frac { 3 \pi } { 4 } ] ) , $$

$$ M _ { 3 } : \rho = 2 \cos ( \theta - \pi ) = - 2 \cos \theta ( \theta \in [ \frac { 3 \pi } { 4 } , \pi ] ) . $$

(2)解方程 $2 \cos \theta = \sqrt { 3 } ( \theta \in [ 0 , \frac { \pi } { 4 } ] )$ 得 $\theta = \frac { \pi } { 6 }$ ,此时P的极坐标为 $( \sqrt { 3 } , \frac { \pi } { 6 } )$

解方程 $2 \sin \theta = \sqrt { 3 } ( \theta \in [ \frac { \pi } { 4 } , \frac { 3 \pi } { 4 } ] )$ 得 $\theta = { \frac { \pi } { 3 } }$ 或 $\theta = \frac { 2 \pi } { 3 }$ ,此时P的极坐标为 $( { \sqrt { 3 } } , { \frac { \pi } { 3 } } )$ 或 $( { \sqrt { 3 } } , { \frac { 2 \pi } { 3 } } )$

解方程 $- 2 \cos \theta = \sqrt { 3 } ( \theta \in [ \frac { 3 \pi } { 4 } , \pi ] )$ 得 $\theta = \frac { 5 \pi } { 6 }$ ,此时P的极坐标为 $( \sqrt { 3 } , \frac { 5 \pi } { 6 } )$

故P的极坐标为 $( \sqrt { 3 } , \frac { \pi } { 6 } ) , ( \sqrt { 3 } , \frac { \pi } { 3 } ) , ( \sqrt { 3 } , \frac { 2 \pi } { 3 } ) , ( \sqrt { 3 } , \frac { 5 \pi } { 6 } )$

【点睛】此题考查了极坐标中过极点的圆的方程,思考量不高,运算量不大,属于中档题

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