本题导读

本题是一个几何动态规划问题。通过建立点 到直线 距离的函数模型,利用三角函数的定义和二倍角公式进行化简,最终根据函数的周期性、对称性和最值判定其图象。

📌【题干】

Question

(2014年新课标I卷(理)) 如图,圆 的半径为 , 是圆上的定点, 是圆上的动点,角 的始边为射线 ,终边为射线 .过点 作直线 的垂线,垂足为 .将点 到直线 的距离表示为 的函数 ,则 在 的图象大致为 ()

🔍【思路分析】

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  1. 建立几何模型:在直角坐标系中(以 为原点, 为 轴),点 的坐标为 。
  2. 确定点 的坐标: 是 在 上的投影,故 的坐标为 ,线段 。
  3. 推导距离函数:点 到直线 的距离可以利用直角三角形 (设 为垂足)求解。在 Rt 中, 落在 上,。
  4. 化简解析式:利用 得到含绝对值的三角式,再利用二倍角公式化简。
  5. 判定图象:根据化简后的振幅(最大值)和周期选取正确图象。

✅【答案】

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C

✍【详细解析】

Abstract

第一步:求 的长度 在圆 中,半径 。过点 作 的垂线交于 。 根据三角函数定义,在直角坐标系中,点 的横坐标即为点 的横坐标。 所以 。

第二步:求距离 设点 到直线 的垂足为 ,则 。 在 Rt 中,(或其补角),斜边 。

第三步:化简解析式 利用倍角公式 :

第四步:分析函数性质 对于 :

  • 最大值:当 时,。由此排除 A、B(其峰值为 1)。
  • 零点:当 时,。这意味着在 区间内图象有两个“波峰”。
  • 对比 C 和 D:C 选项的峰值为 ,且在 处回到 0,符合函数特征。

故选 C

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:三角函数定义及其图象变换(翻折与缩放)。

  2. 核心方法:坐标化与函数化。将几何长度转化为坐标表示的三角函数是此类动态问题的标准解法。

  3. 避坑指南:注意 的长度必须加绝对值,因为当 时, 为负,但长度为正。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 点到直线的距离公式、三角函数的周期性、对值变换 。

  2. 结论推广: 若半径为 ,则 。

  3. 方法推广: 涉及“动点距离”的图象题,若解析式难以直接写出,可取特殊位置(如 )进行排除。

🔗【关联脉络】

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