题目
在直角坐标系中曲线C的参数方程为{}x=(1-cos2theta)/(1+cos2theta),y=2tantheta=4x
在直角坐标系中曲线C的参数方程为$\left\{\begin{matrix}x=\frac{1-\cos2\theta}{1+\cos2\theta},\\y=2\tan\theta\end{matrix}\right.$,求曲线C的直角坐标方程.请从下列选项中选出正确的方程().
A. $x^{2}=y$
B. $x^{2}=4y$
C. $y^{2}=x$
D. $y^{2}=4x$
题目解答
答案
D. $y^{2}=4x$
解析
本题考查参数方程与直角坐标方程的转化,解题思路是先利用三角函数的二倍角公式对参数方程中的$x$进行化简,再通过$y$的表达式用$y$表示出$\tan\theta$,最后代入化简后的$x$的表达式中,从而得到曲线$C$的直角坐标方程。
- 化简$x$的表达式:
已知$x = \frac{1 - \cos 2\theta}{1 + \cos 2\theta}$,根据余弦的二倍角公式$\cos 2\theta=\cos^{2}\theta - \sin^{2}\theta = 1 - 2\sin^{2}\theta = 2\cos^{2}\theta - 1$,这里我们使用$\cos 2\theta = 1 - 2\sin^{2}\theta$和$\cos 2\theta = 2\cos^{2}\theta - 1$对$x$进行化简:
$\begin{align*}x&=\frac{1 - (1 - 2\sin^{2}\theta)}{1 + (2\cos^{2}\theta - 1)}\\&=\frac{1 - 1 + 2\sin^{2}\theta}{1 + 2\cos^{2}\theta - 1}\\&=\frac{2\sin^{2}\theta}{2\cos^{2}\theta}\\&=\tan^{2}\theta\end{align*}$ - 用$y$表示$\tan\theta$:
已知$y = 2\tan\theta$,等式两边同时除以$2$,可得$\tan\theta = \frac{y}{2}$。 - 得到直角坐标方程:
将$\tan\theta = \frac{y}{2}$代入$x = \tan^{2}\theta$中,可得$x = (\frac{y}{2})^2$,根据幂的运算法则$(\frac{a}{b})^n=\frac{a^n}{b^n}$,则$(\frac{y}{2})^2=\frac{y^2}{2^2}=\frac{y^2}{4}$,即$y^2 = 4x$。