已知过曲线{x=3cos⁡θ,y=4sin⁡θ(θ\begin{cases} x=3\cos θ, \\ y=4\sin θ \end{cases}(θ为参数,0⩽θ⩽π)0\leqslant θ\leqslant π)上一点PP与原点OO的直线OPOP,倾斜角为π4 \dfrac{π}{4},则点PP的坐标为()()
A. (3,4)(3,4)
B. (−125,−125)\left( \left. - \dfrac{12}{5},- \dfrac{12}{5} \right. \right)
C. (−3,−4)(-3,-4)
D. (125,125)\left( \left. \dfrac{12}{5}, \dfrac{12}{5} \right. \right)

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完整解法

1. 将曲线的参数方程化为普通方程,并求出其范围限制

由曲线的参数方程为 {x=3cos⁡θy=4sin⁡θ\begin{cases} x=3\cos \theta \\ y=4\sin \theta \end{cases},可得 x3=cos⁡θ\dfrac{x}{3}=\cos \theta,y4=sin⁡θ\dfrac{y}{4}=\sin \theta。
利用同角三角函数的基本关系式 cos⁡2θ+sin⁡2θ=1\cos^2 \theta + \sin^2 \theta = 1,消去参数 θ\theta 得到普通方程为 x29+y216=1\dfrac{x^2}{9}+\dfrac{y^2}{16}=1。
又因为 θ∈[0,π]\theta \in [0, \pi],所以 sin⁡θ⩾0\sin \theta \geqslant 0,从而有 y⩾0y \geqslant 0。
故曲线的普通方程为 x29+y216=1\dfrac{x^2}{9}+\dfrac{y^2}{16}=1 (且 y⩾0y \geqslant 0)。

2. 求出直线 $OP$ 的方程

直线的倾斜角为 π4\dfrac{\pi}{4},所以直线的斜率 k=tan⁡π4=1k = \tan \dfrac{\pi}{4} = 1。
又因为直线过原点 O(0,0)O(0,0),所以直线 OPOP 的方程为 y=xy = x。

3. 联立方程组求交点 $P$ 的坐标

联立直线与曲线的方程:
{y=xx29+y216=1y⩾0\begin{cases} y=x \\ \dfrac{x^2}{9}+\dfrac{y^2}{16}=1 \\ y \geqslant 0 \end{cases}
将 y=xy=x 代入曲线方程中,得:
x29+x216=1  ⟹  25x2144=1  ⟹  x2=14425\dfrac{x^2}{9}+\dfrac{x^2}{16}=1 \implies \dfrac{25x^2}{144}=1 \implies x^2 = \dfrac{144}{25}
解得 x=±125x = \pm \dfrac{12}{5}。
因为 y=xy = x 且 y⩾0y \geqslant 0,所以 x⩾0x \geqslant 0,故舍去负值,得 x=125x = \dfrac{12}{5}。
此时 y=125y = \dfrac{12}{5}。
因此,点 PP 的坐标为 (125,125)\left(\dfrac{12}{5}, \dfrac{12}{5}\right)。
故选 D。

答案

D

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