题目内容

20.已知一条封闭的曲线C由一段圆弧C1:$\left\{\begin{array}{l}{x=2cost}\\{y=2sint}\end{array}\right.$t∈[-$\frac{π}{3}$,$\frac{π}{3}$]和一段抛物线弧C2:y2=2(x+$\frac{1}{2}$)(x<1)组成.
(1)求曲线C的极坐标方程;(X轴的正半轴为极轴,原点为极点)
(2)若过原点的直线1与曲线C交于A、B两点,l的倾斜角α∈[0,$\frac{π}{3}$],求|AB|的取值范围.

分析 (1)首先,将所给参数方程化为普通方程,然后,化为极坐标方程,对抛物线方程直接化为极坐标方程即可;
(2)对θ的取值情况进行讨论,从而确定|AB|的取值范围.

解答 解:(1)曲线C1:$\left\{\begin{array}{l}{x=2cost}\\{y=2sint}\end{array}\right.$,得
x2+y2=4,
∵t∈[-$\frac{π}{3}$,$\frac{π}{3}$],
∴x∈[-1,1],y∈[-$\sqrt{3}$,$\sqrt{3}$],
此时对应的极坐标方程为ρ=2,θ∈[-$\frac{π}{3}$,$\frac{π}{3}$],
∵抛物线弧C2:y2=2(x+$\frac{1}{2}$)(x<1)组成.
此时对应的极坐标方程为ρ=$\frac{1}{1-cosθ}$,θ∈($\frac{π}{3}$,$\frac{5π}{3}$),
∴ρ=$\left\{\begin{array}{l}{2,θ∈[-\frac{π}{3},\frac{π}{3}]}\\{\frac{1}{1-cosθ},θ∈(\frac{π}{3},\frac{5π}{3})}\end{array}\right.$;
(2)结合(1)知,|AB|=ρθ+ρβ+π,根据图形,得
当θ∈[-$\frac{π}{3}$,$\frac{π}{3}$]时,θ+π∈[$\frac{2π}{3}$,$\frac{4π}{3}$],此时,
|AB|=ρθ+ρβ+π
=2+$\frac{1}{1-cos(θ+π)}$
=2+$\frac{1}{1+cosθ}$,
∴|AB|∈[$\frac{5}{2}$,$\frac{8}{3}$],
当θ∈($\frac{π}{3}$,$\frac{2π}{3}$)时,θ+π∈($\frac{4π}{3}$,$\frac{5π}{3}$),此时,
|AB|=ρθ+ρβ+π
=$\frac{1}{1-cosθ}$+$\frac{1}{1-cos(θ+π)}$
=$\frac{1}{1-cosθ}$+$\frac{1}{1+cosθ}$,
=$\frac{2}{1-co{s}^{2}θ}$,
∵θ∈[$\frac{2π}{3}$,$\frac{5π}{3}$)时,由图形对称性,知
范围与上述一致,综上,得
|AB|∈[2,$\frac{8}{3}$].

点评 本题重点考查了参数方程和普通方程的互化、极坐标方程等知识,属于中档题.

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