在直角坐标系中,直线的参数方程为为参数以原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线的极坐标方程为. Ⅰ把曲线的极坐标方程化为直角坐标方程,并说明它表示什么曲线; Ⅱ若是直线上的一点,是曲线上的一点,当取得最小值时,求的直角坐标.
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完整解法
(Ⅰ)
1. 将极坐标方程两边同乘以 $\rho$ 并利用转换公式化为直角坐标方程
由极坐标方程 ,两边同乘以 得:
将 , 代入上式,得曲线 的直角坐标方程为:
2. 配方并说明曲线 $C$ 的几何性质
将方程变形配方得:
因此,曲线 表示以 为圆心, 为半径的圆。
答案
曲线 的直角坐标方程为 ,它表示以 为圆心, 为半径的圆。
(Ⅱ)
1. 设出直线 $l$ 上点 $P$ 的参数坐标,并写出点 $P$ 到圆心 $C_0(\sqrt{3}, 0)$ 距离平方的关于 $t$ 的表达式
设直线 上的点 的坐标为 ,圆 的圆心为 。
则点 到圆心 的距离平方为:
2. 展开化简二次式并配方求出取最小值时参数 $t$ 的值
展开并化简上式:
当 时, 取得最小值 ,此时 取得最小值 。
因为圆 的半径为 ,直线 与圆 相离,所以当 最小(即点 到圆心距离最近)时, 也取得最小值。
3. 代入 $t=1$ 求出点 $P$ 的直角坐标
将 代入点 的坐标中:
故当 取得最小值时,点 的直角坐标为 。
答案
当 取得最小值时,点 的直角坐标为 。
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