本题导读
本题考查极坐标方程与直角坐标方程的互化,以及两角和的正弦公式。
📌【题干】
Question
(2001年大纲卷(理)) 极坐标方程 的图形是()
🔍【思路分析】
破题导航
- 展开极坐标方程中的三角函数:利用两角和的正弦公式 将原方程右侧展开。
- 两边同乘 构造转换结构:方程两边同时乘以 ,使其出现 , , 形式。
- 互化为直角坐标方程:套用极坐标与直角坐标的标准转换公式:
- 配方确定圆心位置:将得到的直角坐标方程进行配方,求出圆心坐标和半径,与选项中的图象进行比对。
✅【答案】
Success
C
✍【详细解析】
Abstract
方法一:坐标转换法(解析通法)
三角公式展开 已知极坐标方程为: 利用两角和的正弦公式展开右侧: 代入 :
代数互化 两边同时乘以 : 将直角坐标转换公式 , , 代入上式中:
配方确定图象特征 对 和 分别进行配方:
由此可知,该方程对应的图形是一个圆:
- 圆心坐标为 ,位于第一象限;
- 半径 ;
- 常数项为 0 说明圆经过直角坐标系的原点 。
- 圆心到原点 的距离为 ,恰好等于半径,且圆心位于极轴( 轴正半轴)的上方偏右 方向。
比对四个选项中的图形,只有 C 选项 的圆心位于第一象限(极轴上方),且圆经过原点,半径标示为 1。
C
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:极坐标到直角坐标的完备转换映射;标准圆方程的识别与位置判定。
- 核心方法:“特殊点检验法(快法)”。 在极坐标方程 中:
- 令 (极轴方向),得 。说明圆与极轴正半轴交于距离原点 处。观察图象,A、D 的圆在极轴左侧(交点在负半轴或无交点),排除 A 和 D。
- 再令 (指向第一象限角平分线方向),得 。这正是圆的直径长度,说明直径所在射线倾斜角为 (第一象限)。因此圆心一定在第一象限,排除 B,直接锁定制胜选项 C。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:本题属于典型的坐标系与参数方程板块的基础客观题,直接取材于高中数学选修扩展教材中“极坐标系”章节关于特殊圆极坐标方程识别的课后拔高训练题。
- 结论推广: 在极坐标系中,通过原点 且直径为 的圆,若直径所在的射线与极轴所成的倾斜角为 ,其通用的极坐标标准方程模型可归纳为: 利用两角和差的余弦变形,本题可重组为: 对照标准模型可知,该圆的半径 ,且其直径所在射线的倾斜角 。
🔗【关联脉络】
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