在极坐标系中,曲线CC:ρ=2acos⁡θ(a>0)ρ=2a\cos θ(a > 0),直线ll:ρcos⁡(θ−π3)=32ρ\cos (θ- \dfrac {π}{3})= \dfrac {3}{2},CC与ll有且只有一个公共点,求aa.

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完整解法

1. 将曲线 $C$ 的极坐标方程化为直角坐标方程

曲线 CC 的极坐标方程为 ρ=2acos⁡θ\rho = 2a\cos \theta (a>0a > 0).
两边同乘以 ρ\rho 得:ρ2=2aρcos⁡θ\rho^2 = 2a\rho\cos \theta.
由 ρ2=x2+y2\rho^2 = x^2 + y^2,ρcos⁡θ=x\rho\cos \theta = x,代入得直角坐标方程为:x2+y2=2axx^2 + y^2 = 2ax.
进行配方,得:(x−a)2+y2=a2(x-a)^2 + y^2 = a^2.
这表示一个以 (a,0)(a, 0) 为圆心,半径 r=ar = a 的圆.

2. 将直线 $l$ 的极坐标方程化为直角坐标方程

直线 ll 的极坐标方程为 ρcos⁡(θ−π3)=32\rho\cos \left(\theta - \dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{3}{2}.
利用两角差的余弦公式展开得:ρ(cos⁡θcos⁡π3+sin⁡θsin⁡π3)=32\rho\left(\cos \theta \cos \dfrac{\pi}{3} + \sin \theta \sin \dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{3}{2}.
即 12ρcos⁡θ+32ρsin⁡θ=32\dfrac{1}{2}\rho\cos \theta + \dfrac{\sqrt{3}}{2}\rho\sin \theta = \dfrac{3}{2}.
由 ρcos⁡θ=x\rho\cos \theta = x,ρsin⁡θ=y\rho\sin \theta = y,代入得直角坐标方程为:x+3y−3=0x + \sqrt{3}y - 3 = 0.

3. 利用直线与圆相切的条件求出参数 $a$ 的值

因为曲线 CC 与直线 ll 有且只有一个公共点,所以直线 ll 与圆 CC 相切.
圆心 (a,0)(a, 0) 到直线 x+3y−3=0x + \sqrt{3}y - 3 = 0 的距离 dd 等于圆的半径 r=ar = a.
由点到直线的距离公式得:d=∣a+3×0−3∣12+(3)2=∣a−3∣2d = \dfrac{|a + \sqrt{3} \times 0 - 3|}{\sqrt{1^2 + (\sqrt{3})^2}} = \dfrac{|a-3|}{2}.
令 d=rd = r,得:∣a−3∣2=a\dfrac{|a-3|}{2} = a,即 ∣a−3∣=2a|a-3| = 2a.
因为 a>0a > 0,所以:
若 a−3=2aa - 3 = 2a,解得 a=−3a = -3(不合题意,舍去);
若 a−3=−2aa - 3 = -2a,解得 a=1a = 1.
综上所述,a=1a = 1.

答案

a=1a = 1

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