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

2019_新课标 III 卷 (2019·理)

2019 ?? 第 22 题 解答题 区分题
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22.如图,在极坐标系 $O x$ 中,$A(2,0), B\left(\sqrt{2}, \frac{\pi}{4}\right), C\left(\sqrt{2}, \frac{3 \pi}{4}\right), D(2, \pi)$ ,弧 $\overparen{A B}$ , $\overparen{B C}, \overparen{C D}$ 所在圆的圆心分别是 $(1,0),\left(1, \frac{\pi}{2}\right),(1, \pi)$ ,曲线 $M_{1}$ 是弧 $\overparen{A B}$ ,曲线 $M_{2}$ 是弧 $\overparen{B C}$ ,曲线 $M_{3}$ 是弧 $\overparen{C D}$ .


(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.

参考答案(1) $\rho=2 \cos \theta\left(\theta \in\left[0, \frac{\pi}{4}\right]\right), \rho=2 \sin \theta\left(\theta \in\left[\frac{\pi}{4}, \frac{3 \pi}{4}\right]\right), \rho=-2 \cos \theta\left(\theta \in\left[\frac{3 \pi}{4}, \pi\right]\right)$; (2) $\left(\sqrt{3}, \frac{\pi}{6}\right),\left(\sqrt{3}, \frac{\pi}{3}\right),\left(\sqrt{3}, \frac{2 \pi}{3}\right),\left(\sqrt{3}, \frac{5 \pi}{6}\right)$ .

完整解析 · 逐步详解

【答案】①$\rho=2 \cos \theta\left(\theta \in\left[0, \frac{\pi}{4}\right]\right), \rho=2 \sin \theta\left(\theta \in\left[\frac{\pi}{4}, \frac{3 \pi}{4}\right]\right), \rho=-2 \cos \theta\left(\theta \in\left[\frac{3 \pi}{4}, \pi\right]\right)$ ,
②$\left(\sqrt{3}, \frac{\pi}{6}\right),\left(\sqrt{3}, \frac{\pi}{3}\right),\left(\sqrt{3}, \frac{2 \pi}{3}\right),\left(\sqrt{3}, \frac{5 \pi}{6}\right)$ .

## 【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 $\theta$ 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.
$M_{1}: \rho=2 \cos \theta\left(\theta \in\left[0, \frac{\pi}{4}\right]\right)$,
$M_{2}: \rho=2 \cos \left(\theta-\frac{\pi}{2}\right)=2 \sin \theta\left(\theta \in\left[\frac{\pi}{4}, \frac{3 \pi}{4}\right]\right)$,
$M_{3}: \rho=2 \cos (\theta-\pi)=-2 \cos \theta\left(\theta \in\left[\frac{3 \pi}{4}, \pi\right]\right)$.
(2)解方程 $2 \cos \theta=\sqrt{3}\left(\theta \in\left[0, \frac{\pi}{4}\right]\right)$ 得 $\theta=\frac{\pi}{6}$ ,此时 P 的极坐标为 $\left(\sqrt{3}, \frac{\pi}{6}\right)$
解方程 $2 \sin \theta=\sqrt{3}\left(\theta \in\left[\frac{\pi}{4}, \frac{3 \pi}{4}\right]\right)$ 得 $\theta=\frac{\pi}{3}$ 或 $\theta=\frac{2 \pi}{3}$ ,此时 P 的极坐标为 $\left(\sqrt{3}, \frac{\pi}{3}\right)$ 或 $\left(\sqrt{3}, \frac{2 \pi}{3}\right)$
解方程 $-2 \cos \theta=\sqrt{3}\left(\theta \in\left[\frac{3 \pi}{4}, \pi\right]\right)$ 得 $\theta=\frac{5 \pi}{6}$ ,此时 P 的极坐标为 $\left(\sqrt{3}, \frac{5 \pi}{6}\right)$
故 P 的极坐标为 $\left(\sqrt{3}, \frac{\pi}{6}\right),\left(\sqrt{3}, \frac{\pi}{3}\right),\left(\sqrt{3}, \frac{2 \pi}{3}\right),\left(\sqrt{3}, \frac{5 \pi}{6}\right)$ .
【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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