本题导读

本题考查直线的参数方程及其参数的几何意义。核心在于参数几何意义法、坐标转化法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2023年甲卷文)在直角坐标系 中,已知点 ,直线 的参数方程为 ( 为参数),其中 为 的倾斜角.直线 与 轴正半轴、 轴正半轴分别交于 两点,且 .

(1)求 ;

(2)以坐标原点为极点, 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求 的极坐标方程.

🔍【思路分析】

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  1. 第(1)问:已知直线参数方程为标准形式,参数 的绝对值表示直线上动点到定点 的距离。分别令 和 ,求出交点 对应的参数值 ,利用 建立三角方程。结合交点在正半轴的几何限制锁定 的象限,求出倾斜角。
  2. 第(2)问:将求得的 代入,写出直线的直角坐标点斜式方程并化简为一般式。利用互化公式 替代自变量,整理得出极坐标方程。

✅【答案】

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(1)

(2)

✍【详细解析】

Abstract

(1)求直线 的倾斜角

直线 的参数方程为标准形式,过定点 ,参数 的几何意义是直线上动点到定点 的有向距离。

设点 对应的参数分别为 。 由于点 在 轴上,令 ,代入参数方程得: 故 。

由于点 在 轴上,令 ,代入参数方程得: 故 。

由已知 ,代入各项的代数式:

利用二倍角正弦公式 变形得:

因为直线 与 轴正半轴、 轴正半轴均有交点,且过第一象限点 ,由图形的几何分布可知其斜率必然为负,故倾斜角 的取值范围为 。 由此可得 。

结合 ,在该区间内满足条件的解为:

所以,直线 的倾斜角 。

(2)求直线 的极坐标方程

由(1)知 ,则直线 的斜率 。 因为直线过点 ,由点斜式方程得:

引入直角坐标与极坐标的互化公式:

代入一般式方程 中:

整理得直线 的极坐标方程为:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:标准直线参数方程中 的几何意义、二倍角公式化简、直角坐标向极坐标的一步转换。
  2. 核心方法:参数几何意义法、坐标代换法。
  3. 避坑指南:
  • 方程标准性校验:只有当 的系数平方和为 1(即 )时,参数 才可以等价于空间距离。若给出的是非标准方程(如系数为 ),必须先实施标准化变换。
  • 多解漏排陷阱:由 解三角方程会产生两个象限的解。必须严格扣紧“交于 轴正半轴”这一空间方位条件,判定斜率必为负,从而淘汰第一象限的锐角解。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题属于选考模块“坐标系与参数方程”的经典常考解答题,重点考查直线参数方程的代数结构与极坐标分式的互化,难度适中。
  2. 结论推广:对于过定点 且倾斜角为 的标准直线参数方程,其与两坐标轴交点到定点 的距离之积,可抽象表达为通用函数:。在选择或填空题中,可直接利用此二级结论进行快速逆向求角。

🔗【关联脉络】

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