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例题精讲 · 第 00916 题 · 自编示意 ρ = 2cosθ 的圆心、半径与面积两路回代

以自编示意极坐标方程 ρ = 2cosθ 为材料,化为直角坐标方程并求圆心、半径、面积与 θ = π/3 处的点坐标,用两条独立路径互验;参数均为自编示意。

00916题号全 1000 篇 · 第 第153轮 / 第153册 轮
方向数学·导数与解三角形六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 数学导数与解三角形

一、考点定位与做题顺序

极坐标化直角靠 x = ρcosθ、y = ρsinθ、ρ² = x² + y²;两边同乘 ρ 常能把 ρ = 2cosθ 变成二次式。 本讲把几何法与积分法并列,避免只凭图形直觉报面积。

二、逐题精讲

题1

自编示意极坐标方程为 ρ = 2cosθ。化为直角坐标方程,求圆心、半径、面积,并求 θ = π/3 时的极径与直角坐标。

解析

两边乘 ρ 得 ρ² = 2ρcosθ,即 x² + y² = 2x,配方得 (x − 1)² + y² = 1。 故圆心 (1, 0)、半径 1、面积 π×1² = 3.141593。 θ = π/3 时 ρ = 2cos(π/3) = 1,x = ρcosθ = 0.5,y = ρsinθ = 0.866025。

答案 (x−1)² + y² = 1;圆心 (1,0),半径 1,面积 3.141593;θ = π/3 时 ρ = 1,点 (0.5, 0.866025)。

采分点 互化 3 分;配方 2 分;圆心半径 2 分;面积 1 分;极径与点坐标 2 分。

易错点 直接把 ρ = 2cosθ 当成半径为 2 的圆,会把面积放大到 4 倍。

题2

用圆面积公式与极坐标面积积分两条独立路径重算面积,并说明两路为何一致。

解析

路径一:由直角坐标方程得半径 1,面积 π×1² = 3.141593。 路径二:极坐标面积 0.5×∫ρ²dθ,ρ² = 4cos²θ,在 −π/2 到 π/2 上积分得 0.5×4×(π/2) = π ≈ 3.141593。 两路一致是因为两者描述的是同一个圆;积分式的角度区间恰好是 ρ 非负的一周。 数值回代核验(按题面原始参数逐项独立重算,每项另以一条独立路径互验):半径(配方所得圆的半径)= 1;面积(几何法与积分法两路)= 3.141593;θ处极径(代入 θ=π/3)= 1;该点纵坐标(y = ρsinθ)= 0.866025;圆心横坐标(配方后的圆心)= 1;ρ最大值(θ=0 时的极径)= 2

答案 两路均为 3.141593;圆心 (1,0)、半径 1。

采分点 两条面积路径各 3 分;积分区间说明 2 分;一致性理由 2 分。

易错点 把积分区间取成 0 到 2π 会重复计算一次,得到 2π。

三、规律小结与对照表

量主路径独立路径结果
半径配方得 1ρ 最大值的一半1
面积math.pi*1**20.5*4*(math.pi/2)3.141593
θ=π/3 极径2*math.cos(math.pi/3)11
该点 ymath.sin(math.pi/3)math.sqrt(3)/20.866025
圆心 x12/21

极坐标化直角先乘 ρ 再配方;面积用几何法与积分法两路互验。方程与区间均为自编示意,不对应任何真题数据。

四、自测清单

  • 是否两边同乘 ρ
  • 是否用 ρ² = x² + y²
  • 配方是否得到半径 1
  • 面积是否为 π 而非 4π
  • 积分区间是否取 ρ 非负段
  • θ = π/3 的极径是否为 1
  • 点坐标是否代回圆方程
  • 两路面积是否相等

五、数值回代明细

按题面原始参数逐项重算(构造时另以一条独立路径互验一致):半径 = 1;面积 = 3.141593;θ处极径 = 1;该点纵坐标 = 0.866025;圆心横坐标 = 1;ρ最大值 = 2。以上数值与本篇解析、答案栏、规律表逐处对应,示意数据在正文另行注明。

六、选题边界与相邻板块

本讲只处理 ρ = 2cosθ 这一类过极点的圆;参数方程、圆锥曲线极坐标形式、定积分分段面积与三角换元另属相邻板块,不在此重复计数。

本篇角度与全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。

编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(数学):前 n 项和反解通项、均值不等式常数代换、极坐标互化、椭圆焦点三角形、抽样分配与直方图中位数相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(数学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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极坐标与直角坐标互化:ρ = 2cosθ 的圆
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