求心形线r=1-cos theta 在theta =dfrac (pi )(2)处的切线方程.
求心形线$r=1-\cos \theta $在$\theta =\dfrac {\pi }{2}$处的切线方程.
题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查极坐标方程下曲线切线方程的求解方法,涉及极坐标与直角坐标的转换、参数方程的导数计算以及切线方程的建立。
解题核心思路:
- 确定切点坐标:将θ代入极坐标方程,计算对应的直角坐标(x, y)。
- 求导数dy/dx:通过参数方程法,分别对θ求导dx/dθ和dy/dθ,再利用链式法则求得斜率dy/dx。
- 建立切线方程:利用点斜式方程,结合切点坐标和斜率写出切线方程。
破题关键点:
- 正确转换极坐标到直角坐标,注意θ=π/2时的三角函数值。
- 准确计算导数,特别是乘积法则的应用。
- 代数运算的准确性,避免符号错误。
1. 确定切点坐标
当θ = π/2时:
- 极径r:
$r = 1 - \cos\left(\frac{\pi}{2}\right) = 1 - 0 = 1$ - 直角坐标(x, y):
$x = r \cos\theta = 1 \cdot \cos\left(\frac{\pi}{2}\right) = 0$
$y = r \sin\theta = 1 \cdot \sin\left(\frac{\pi}{2}\right) = 1$
切点为(0, 1)。
2. 求导数dy/dx
将x和y表示为θ的函数:
$x = (1 - \cos\theta)\cos\theta$
$y = (1 - \cos\theta)\sin\theta$
计算dx/dθ:
$\frac{dx}{d\theta} = \sin\theta \cdot \cos\theta + (1 - \cos\theta)(-\sin\theta)$
$= \sin\theta \cos\theta - \sin\theta + \sin\theta \cos\theta$
$= 2\sin\theta \cos\theta - \sin\theta$
代入θ = π/2:
$\frac{dx}{d\theta} = 2 \cdot 1 \cdot 0 - 1 = -1$
计算dy/dθ:
$\frac{dy}{d\theta} = \sin\theta \cdot \sin\theta + (1 - \cos\theta)\cos\theta$
$= \sin^2\theta + \cos\theta - \cos^2\theta$
代入θ = π/2:
$\frac{dy}{d\theta} = 1^2 + 0 - 0 = 1$
求斜率dy/dx:
$\frac{dy}{dx} = \frac{\frac{dy}{d\theta}}{\frac{dx}{d\theta}} = \frac{1}{-1} = -1$
3. 建立切线方程
用点斜式方程:
$y - 1 = -1(x - 0)$
整理得:
$x + y - 1 = 0$