题目
Problem
The parametric equations of a curve are
x=1−cosθ,y=cosθ−41cos2θ.
Show that dxdy=−2sin2(21θ).
(5)
题目中文翻译
一条曲线的参数方程为
x=1−cosθ,y=cosθ−41cos2θ.
证明 dxdy=−2sin2(21θ)。
(5)
原卷通用作答要求
Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.
You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.
Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.
请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。
解答
解法一
思路
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分别对参数求导,取导数之比后使用正弦二倍角与余弦半角公式。
答题过程
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Differentiating,
dθdx=dθdy=sinθ,−sinθ+21sin2θ.
At regular parameter values,
dxdy====sinθ−sinθ+21sin2θsinθ−sinθ+sinθcosθcosθ−1−2sin22θ.
At parameters where sinθ=0, the same tangent-gradient value follows from the Cartesian equation y=3/4−x2/2.
解法二
思路
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也可消去参数得到笛卡尔方程,再直接求导。这同时说明参数导数为零时如何理解切线斜率。
答题过程
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From x=1−cosθ, we have cosθ=1−x. Using cos2θ=2cos2θ−1,
y===cosθ−41(2cos2θ−1)(1−x)−21(1−x)2+4143−21x2.
Therefore
dxdy=−x=cosθ−1=−2sin22θ.