题目
Problem
Figure 4 shows a sketch of the curve C with parametric equations
x=secty=3tan(t+3π)6π<t<2π
(a) Find dxdy in terms of t.
(3)
(b) Find an equation for the tangent to C at the point where t=3π.
Give your answer in the form y=mx+c, where m and c are constants.
(4)
(c) Show that all points on C satisfy the equation
y=4−3x2Ax2+B3x2−3
where A and B are constants to be found.
(5)
题目中文翻译
图 4 给出了曲线 C 的草图,其参数方程为
x=secty=3tan(t+3π)6π<t<2π
(a) 用 t 表示 dxdy。
(b) 求当 t=3π 时曲线 C 的切线方程。
答案写成 y=mx+c 的形式,其中 m,c 为常数。
(c) 证明曲线 C 上所有点都满足方程
y=4−3x2Ax2+B3x2−3
其中 A,B 是待求常数。
解答
(a)
解法一
思路
展开
分别对两个参数方程关于 t 求导,再使用
dxdy=dtdy÷dtdx.
答题过程
展开
Differentiating the parametric equations with respect to t gives
dtdx=secttant
and
dtdy=3sec2(t+3π).
Therefore,
dxdy==dtdy÷dtdxsecttant3sec2(t+3π).
(b)
解法一
思路
展开
把 t=3π 分别代入 x、y 和上一问的导数,求出切点及切线斜率,再使用点斜式写出切线方程。
答题过程
展开
When t=3π,
x=sec3π=2
and
y=3tan32π=−3.
The gradient of the tangent is
dxdy===sec3πtan3π3sec232π23432.
Using the point (2,−3),
y+3=y=2(x−2),2x−7.
(c)
解法一
思路
展开
先用正切和角公式展开 y。由 x=sect 可得 tan2t=x2−1;又因为题设范围内 t>0,所以取 tant=x2−1。代入后对分母有理化,即可整理成题目指定的形式。
答题过程
展开
Using the tangent addition formula,
y==31−tanttan3πtant+tan3π31−3tanttant+3.
Also,
x2=sec2t=1+tan2t.
Since 6π<t<2π, tant>0, and hence
tant=x2−1.
Let u=x2−1. Then
y=1−3u3u+3.
Multiplying the numerator and denominator by 1+3u,
y==(1−3u)(1+3u)(3u+3)(1+3u)1−3u23u2+3+43u.
Substituting u2=x2−1 and u=x2−1 gives
y==1−3(x2−1)3(x2−1)+3+43x2−14−3x23x2+43x2−3.
This is the required form, with
A=3,B=4.