在平面直角坐标系中,以原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的方程为,曲线的参数方程为为参数,曲线的方程为,,曲线与曲线分别交于两点. 求曲线的极坐标方程; 求的取值范围.
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完整解法
(Ⅰ)
1. 求曲线 $C_1$ 的极坐标方程
将 , 代入曲线 的直角坐标方程 得:
两边同乘以 并整理得:
利用 ,化简为:
即曲线 的极坐标方程为 (或 ).
2. 求曲线 $C_2$ 的极坐标方程
曲线 的参数方程为 ( 为参数).
由 ,消去参数 得普通方程:
将 , 代入得:
由于 ,约去 得曲线 的极坐标方程为:
答案
曲线 的极坐标方程为 (或 );
曲线 的极坐标方程为 .
(Ⅱ)
1. 利用极坐标表示 $|OP|^2$ 和 $|OQ|^2$
曲线 的方程为 (),其极坐标方程为 ().
由 与 交于点 ,结合 的极坐标方程得:
由 与 交于点 ,结合 的极坐标方程得:
2. 写出乘积表达式并求其取值范围
计算乘积得:
令 .
因为 ,所以 ,从而 .
定义函数 .
因为 在 上严格单调递增,
当 时,;
当 时,.
故 的取值范围为 .
答案
的取值范围是 .
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