(2011 •辽宁)在平面直角坐标系 x 0 y 中,曲线…——2011 高考数学第 23 题答案解析

2011_退役省自主命题 (2011·理)

2011 全国 第 23 题 解答题 区分题
2011_退役省自主命题 (2011·理)

23.(2011 •辽宁)在平面直角坐标系 x 0 y 中,曲线 $\mathrm{C}_{1}$ 的参数方程为 $\left\{\begin{array}{l}\mathrm{x}=\cos \phi \\ \mathrm{y}=\sin \phi\end{array}\right.$( $\phi$ 为参数 ),曲线 $C_{2}$ 的参数方程为 $\left\{\begin{array}{l}x=a \cos \phi \\ y=b \sin \phi\end{array}(a>b>0, \phi\right.$ 为参数)在以 0 为极点,$x$ 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,射线1:$\theta=\alpha$ 与 $C_{1}, C_{2}$ 各有一个交点.当 $\alpha=0$ 时,这两个交点间的距离为 2 ,当 $a=\frac{\pi}{2}$ 时,这两个交点重合.

(I)分别说明 $\mathrm{C}_{1}, \mathrm{C}_{2}$ 是什么曲线,并求出 a 与 b 的值;
(II)设当 $\alpha=\frac{\pi}{4}$ 时, 1 与 $C_{1}, C_{2}$ 的交点分别为 $A_{1}, B_{1}$ ,当 $\alpha=-\frac{\pi}{4}$ 时, 1 与 $C_{1}, C_{2}$ 的交点为 $A_{2}$
,$B_{2}$ ,求四边形 $A_{1} A_{2} B_{2} B_{1}$ 的面积.

完整解析 · 逐步详解

【考点】参数方程化成普通方程;圆与圆锥曲线的综合.
【专题】压轴题.
【分析】(I)有曲线 $C_{1}$ 的参数方程为 $\left\{\begin{array}{l}x=\cos \phi \\ y=\sin \phi\end{array}\right.$( $\phi$ 为参数),曲线 $C_{2}$ 的参数方程为 $\left\{\begin{array}{l}x=a \cos \phi \\ y=b \sin \phi\end{array}\left(a>b>0, \phi\right.\right.$ 为参数),消去参数的 $C_{1}$ 是圆,$C_{2}$ 是椭圆,并利用.当 $a=0$ 时,这两个交点间的距离为 2 ,当 $\mathrm{a}=\frac{\pi}{2}$ 时,这两个交点重合,求出 a 及 b .
(II)利用 $\mathrm{C}_{1}, \mathrm{C}_{2}$ 的普通方程,当 $\mathrm{a}=\frac{\pi}{4}$ 时, 1 与 $\mathrm{C}_{1}, \mathrm{C}_{2}$ 的交点分别为 $\mathrm{A}_{1}, \mathrm{~B}_{1}$ ,当 $\mathrm{a}=-\frac{\pi}{4}$ 时 , 1 与 $\mathrm{C}_{1}, \mathrm{C}_{2}$ 的交点为 $\mathrm{A}_{2}, \mathrm{~B}_{2}$ ,利用面积公式求出面积.

【解答】解:( I ) $\mathrm{C}_{1}$ 是圆, $\mathrm{C}_{2}$ 是椭圆.
当 $\alpha=0$ 时,射线 1 与 $C_{1}, C_{2}$ 交点的直角坐标分别为 $(1,0), ~(a, 0)$ ,
因为这两点间的距离为 2 ,所以 $a=3$
当 $\alpha=\frac{\pi}{2}$ 时,射线 1 与 $C_{1}, C_{2}$ 交点的直角坐标分别为 $(0,1)(0, b)$ ,
因为这两点重合
所以 $\mathrm{b}=1$ .
(II)$C_{1}, C_{2}$ 的普通方程为 $x^{2}+y^{2}=1$ 和 $\frac{x^{2}}{9}+y^{2}=1$ .
当 $\alpha=\frac{\pi}{4}$ 时,射线 1 与 $\mathrm{C}_{1}$ 交点 $\mathrm{A}_{1}$ 的横坐标为 $\mathrm{x}=\frac{\sqrt{2}}{2}$ ,
与 $\mathrm{C}_{2}$ 交点 $\mathrm{B}_{1}$ 的横坐标为 $\mathrm{x}^{\prime}=\frac{3 \sqrt{10}}{10}$ .
当 $\alpha=-\frac{\pi}{4}$ 时,射线 1 与 $C_{1}, C_{2}$ 的两个交点 $A_{2}$ ,

$B_{2}$ 分别与 $A_{1}, B_{1}$ 关于 $x$ 轴对称,因此四边形 $A_{1} A_{2} B_{2} B_{1}$ 为梯形.
故四边形 $A_{1} A_{2} B_{2} B_{1}$ 的面积为 $\frac{\left(2 x^{\prime}+2 x\right)\left(x^{\prime}-x\right)}{2}=\frac{2}{5}$ .
【点评】此题重点考查了消参数,化出曲线的一般方程,及方程的求解思想,还考查了利用条件的其交点的坐标,利用坐标准确表示出线段长度进而求其面积.

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