题目
21.(2.0分)曲线{}x=tcosty=tsint.在t=(pi)/(2)处的法线方程为____.A. y=(pi)/(2)(1-x)B. y=(pi)/(2)+(2)/(pi)xC. y=(pi)/(2)(1+x)D. y=(pi)/(2)-(2)/(pi)x
21.(2.0分)
曲线$\left\{\begin{matrix}x=tcost\\y=tsint\end{matrix}\right.$在t=$\frac{\pi}{2}$处的法线方程为____.
A. $y=\frac{\pi}{2}(1-x)$
B. $y=\frac{\pi}{2}+\frac{2}{\pi}x$
C. $y=\frac{\pi}{2}(1+x)$
D. $y=\frac{\pi}{2}-\frac{2}{\pi}x$
题目解答
答案
C. $y=\frac{\pi}{2}(1+x)$
解析
考查要点:本题主要考查参数方程求导、切线与法线方程的求解方法。
解题思路:
- 参数方程求导:利用参数方程求导公式 $\frac{dy}{dx} = \frac{dy/dt}{dx/dt}$,计算曲线在 $t = \frac{\pi}{2}$ 处的切线斜率。
- 法线斜率:法线斜率为切线斜率的负倒数。
- 点坐标计算:代入 $t = \frac{\pi}{2}$ 求出曲线上的点 $(x, y)$。
- 方程建立:用点斜式方程写出法线方程,整理后与选项匹配。
关键点:
- 正确计算导数,注意乘积法则的应用。
- 代入特殊角的三角函数值简化计算。
- 区分切线与法线斜率的关系。
1. 计算导数 $\frac{dy}{dx}$
参数方程:
$\begin{cases}x = t \cos t \\y = t \sin t\end{cases}$
求导:
- $\frac{dx}{dt} = \cos t - t \sin t$
(乘积法则:$\frac{d}{dt}(t \cos t) = \cos t - t \sin t$) - $\frac{dy}{dt} = \sin t + t \cos t$
(乘积法则:$\frac{d}{dt}(t \sin t) = \sin t + t \cos t$)
切线斜率:
$\frac{dy}{dx} = \frac{\frac{dy}{dt}}{\frac{dx}{dt}} = \frac{\sin t + t \cos t}{\cos t - t \sin t}$
2. 代入 $t = \frac{\pi}{2}$
计算导数值:
- $\cos \frac{\pi}{2} = 0$,$\sin \frac{\pi}{2} = 1$
- $\frac{dx}{dt} = 0 - \frac{\pi}{2} \cdot 1 = -\frac{\pi}{2}$
- $\frac{dy}{dt} = 1 + \frac{\pi}{2} \cdot 0 = 1$
- $\frac{dy}{dx} = \frac{1}{-\frac{\pi}{2}} = -\frac{2}{\pi}$
法线斜率:
$k_{\text{法线}} = -\frac{1}{\frac{dy}{dx}} = \frac{\pi}{2}$
3. 求曲线上的点
代入 $t = \frac{\pi}{2}$:
- $x = \frac{\pi}{2} \cdot \cos \frac{\pi}{2} = 0$
- $y = \frac{\pi}{2} \cdot \sin \frac{\pi}{2} = \frac{\pi}{2}$
点坐标:$(0, \frac{\pi}{2})$
4. 写法线方程
点斜式:
$y - \frac{\pi}{2} = \frac{\pi}{2}(x - 0)$
整理:
$y = \frac{\pi}{2}x + \frac{\pi}{2} = \frac{\pi}{2}(x + 1)$
对应选项:C