写出下列曲线在所给参数值相应的点处的切线方程和法线方程: ) x=sin t, y=cos 2t .处。
写出下列曲线在所给参数值相应的点处的切线方程和法线方程:
在
处。
题目解答
答案
,
.
对应点
,曲线在点
处的切线方程为
,即
.法线方程为
,
即
.
解析
考查要点:本题主要考查参数方程的导数计算、切线方程和法线方程的求解方法。
解题核心思路:
- 参数方程求导:利用链式法则,通过$\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{\dfrac{dy}{dt}}{\dfrac{dx}{dt}}$计算导数。
 - 代入参数值:将$t = \dfrac{\pi}{4}$代入参数方程,确定曲线上的点坐标。
 - 求切线斜率:代入$t = \dfrac{\pi}{4}$到导数表达式中,得到切线的斜率。
 - 写方程:利用点斜式分别写出切线方程和法线方程(法线斜率为切线斜率的负倒数)。
 
破题关键点:
- 正确计算导数:注意分子为$\dfrac{dy}{dt}$,分母为$\dfrac{dx}{dt}$。
 - 代数化简:在计算过程中需注意三角函数值的准确性及分母有理化。
 
1. 计算导数$\dfrac{dy}{dx}$
步骤1:分别对$x$和$y$关于$t$求导
- $\dfrac{dx}{dt} = \cos t$
 - $\dfrac{dy}{dt} = \dfrac{d}{dt}(\cos 2t) = -2 \sin 2t$
 
步骤2:求$\dfrac{dy}{dx}$
$\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{\dfrac{dy}{dt}}{\dfrac{dx}{dt}} = \dfrac{-2 \sin 2t}{\cos t}$
步骤3:化简表达式
利用三角恒等式$\sin 2t = 2 \sin t \cos t$:
$\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{-2 \cdot 2 \sin t \cos t}{\cos t} = -4 \sin t$
2. 代入$t = \dfrac{\pi}{4}$
步骤1:求点坐标
- $x = \sin \dfrac{\pi}{4} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}$
 - $y = \cos \left(2 \cdot \dfrac{\pi}{4}\right) = \cos \dfrac{\pi}{2} = 0$
 
步骤2:求导数值
$\dfrac{dy}{dx}\Bigg|_{t = \dfrac{\pi}{4}} = -4 \sin \dfrac{\pi}{4} = -4 \cdot \dfrac{\sqrt{2}}{2} = -2\sqrt{2}$
3. 写切线方程和法线方程
切线方程:
斜率为$-2\sqrt{2}$,过点$\left(\dfrac{\sqrt{2}}{2}, 0\right)$,由点斜式:
$y - 0 = -2\sqrt{2}\left(x - \dfrac{\sqrt{2}}{2}\right)$
整理得:
$2\sqrt{2}x + y - 2 = 0$
法线方程:
法线斜率为$\dfrac{1}{2\sqrt{2}}$,同一点代入点斜式:
$y - 0 = \dfrac{1}{2\sqrt{2}}\left(x - \dfrac{\sqrt{2}}{2}\right)$
整理得:
$\sqrt{2}x - 4y - 1 = 0$