在直角坐标系 x O y 中,曲线 C _ 1 的参数方程…——2016 高考数学第 23 题答案解析

2016_新课标III卷

2016 全国 第 23 题 解答题 区分题
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23.在直角坐标系 $\mathsf { x O y }$ 中,曲线 $\mathsf C _ { 1 }$ 的参数方程为 $\left\{ \begin{array} { l l } { \mathbf { x } = \sqrt { 3 } \cos \alpha } \\ { \mathbf { y } = \sin \alpha } \end{array} \right.$ (α为参数),以坐标原点为极点,以x轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线 ${ \sf C } _ { 2 }$ 的极坐标方程为 $\mathsf { \Gamma } \mathsf { \Gamma } \mathsf { \Gamma } \mathsf { \Gamma } \mathsf { \Gamma } ( \mathsf { \pmb { \theta } } + \frac { \pi } { \mathsf { \Delta } \mathsf { \Delta } \mathsf { \Omega } } ) \mathsf { \Omega } = 2 \sqrt { 2 } .$

(1)写出 $\mathsf C _ { 1 }$ 的普通方程和 $\mathsf { I C } _ { 2 }$ 的直角坐标方程;

②设点P在 $\mathsf C _ { 1 }$ 上,点Q在 ${ \mathsf { C } } _ { 2 } .$ 上,求 $| \mathsf { P Q } |$ 的最小值及此时P的直角坐标

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【考点】Q4:简单曲线的极坐标方程;QH:参数方程化成普通方程

【专题】34:方程思想;48:分析法;5D:圆锥曲线的定义、性质与方程;5S:坐标系和参数方程

【分析】(1)运用两边平方和同角的平方关系,即可得到 $\mathsf C _ { 1 }$ 的普通方程,运用x=ρcosθ,y=ρsinθ,以及两角和的正弦公式,化简可得 $\mathsf { \Lambda } . \mathsf { C } _ { 2 }$ 的直角坐标方程;

> ②由题意可得当直线 $x + y - 4 = 0$ 的平行线与椭圆相切时, $| \mathsf { P Q } |$ 取得最值.设与直线 $x + y - 4 = 0$ 平行的直线方程为 $\vert x + y + t = 0$ ,代入椭圆方程,运用判别式为0,求得t,再由平行线的距离公式,可得 $| \mathsf { P Q } |$ 的最小值,解方程可得P的直角坐标.

另外:设P $( \sqrt { 3 } \cos \alpha , \ \sin \alpha )$ ,由点到直线的距离公式,结合辅助角公式和正弦函数的值域,即可得到所求最小值和P的坐标

【解答】解:(1)曲线 $\mathsf C _ { 1 }$ 的参数方程为 $\left\{ \begin{array} { l l } { \mathbf { x } = \sqrt { 3 } \cos \alpha } \\ { y = \sin \alpha } \end{array} \right.$ (α为参数),移项后两边平方可得 $\frac { x ^ { 2 } } { 3 } + y ^ { 2 } = \cos ^ { 2 } \alpha + \sin ^ { 2 } \alpha = 1$
即有椭圆 $\mathsf C _ { 1 } \colon \mathrm { \small ~ \displaystyle \frac { \partial x } { \partial 3 } ^ { 2 } } \ d y ^ { 2 } = 1$ ;
曲线 ${ \sf C } _ { 2 }$ 的极坐标方程为 $\arcsin ( \theta + { \frac { \pi } { 4 } } ) = 2 { \sqrt { 2 } } .$
即有 $\overset { \cdot } { \underset { \ r { 2 } } { \ r { } } } ( \frac { \sqrt { 2 } } { 2 } \sin \theta + \frac { \sqrt { 2 } } { 2 } \mathrm { c o s } \theta ) \ = 2 \sqrt { 2 }$
由x=ρcosθ, $\scriptstyle \forall = \rho \leq \mathrm { i n } \theta$ ,可得x $+ y - 4 = 0$
即有 $\mathsf { C } _ { 2 }$ 的直角坐标方程为直线 $x + y - 4 = 0$

> ②由题意可得当直线 $x + y - 4 = 0$ 的平行线与椭圆相切时,

|PQ|取得最值

设与直线 $x + y - 4 = 0$ 平行的直线方程为 $\vert x + y + t = 0$

联立 $\scriptstyle { \left\{ \begin{array} { l l } { \mathbf { x } + \mathbf { y } + \mathbf { t } = 0 } \\ { \mathbf { x } ^ { 2 } + 3 \mathbf { y } ^ { 2 } = 3 } \end{array} \right. }$ 可得 $4 x ^ { 2 } + 6 t x + 3 t ^ { 2 } - 3 = 0$

由直线与椭圆相切,可得 $\triangle = 3 6 t ^ { 2 } - 1 6 ( 3 t ^ { 2 } - 3 ) = 0$

解得t=±2,

显然t=﹣2时, $| \mathsf { P Q } |$ 取得最小值,

即有 $\vert \mathsf { P Q } \vert = \frac { \vert - 4 - \left( - 2 \right) \vert } { \sqrt { 1 + 1 } } = \sqrt { 2 } ,$

此时 $4 { \times } ^ { 2 } - 1 2 { \times } ^ { + } 9 { = } 0$ ,解得 $\mathbf { \cdot } \mathbf { \lambda } \mathbf { \cdot } \mathbf { \lambda } \mathbf { \cdot } \mathbf { x } \mathbf { = } { \frac { 3 } { 2 } } ,$

即为 $\textsf { P } ( \frac { 3 } { 2 } , \ \frac { 1 } { 2 } )$

另解:设 $\textsf { P } \left( \sqrt { 3 } \cos \alpha , \ \sin \alpha \right)$

由P到直线的距离为 $\vert \mathbf { d } = \frac { \vert \sqrt { 3 } \cos \alpha + \sin \alpha - 4 \vert } { \sqrt { 2 } }$

$$ = \frac { \vert 2 \sin ( a + \frac { \pi } { 3 } ) - 4 \vert } { \sqrt { 2 } } , $$

当 $\sin ( a + \frac { \pi } { 3 } ) = 1$ 时,|PQ|的最小值为 ${ \sqrt { 2 } } ,$ ,

此时可取 $\alpha { = } \frac { \pi } { 6 }$ ,即有 $\textsf { P } ( \frac { 3 } { 2 } , \frac { 1 } { 2 } )$

【点评】本题考查参数方程和普通方程的互化、极坐标和直角坐标的互化,同时考查直线与椭圆的位置关系,主要是相切,考查化简整理的运算能力,属于中档题

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