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我们经常遇到一些数学问题计算量较大、且条件复杂,将这些复杂问题简单化是数学中的一个重要思想.比如,数学人教版选修3-5中提到,可通过拉伸或压缩椭圆,将其转化为圆.焦点在x轴上的椭圆可以纵向拉伸或横向压缩成圆,焦点在y轴上的椭圆可以横向拉伸或纵向压缩成圆.
1.拉伸、压缩图象的基本原理(纵向拉伸或压缩至原来的n倍)
因为不仅椭圆,所有的点、线、图形都要等倍压缩或拉伸,所以可以理解为整个坐标系平面的压缩、拉伸或是坐标轴的拉伸或压缩.由简单的数学证明,可以得到一些压缩、拉伸图象的基本原理.①所有点的横坐标不变,纵坐标变为原来的n倍.②压缩、拉伸前后,点与点(是否重合)、点与直线(点是否在直线上)、点与图形(是否在图形内、上、外)、直线与图形(是否相交、相切、相离)、图形与图形(是否包含、内切、相交、外切、相离)的位置关系不变.③图形面积变为原来的n倍.④压缩、拉伸前后向量合成、分解关系不变.⑤斜率存在的直线斜率变为原来的n倍.⑥直线的平行关系不变,而斜率存在的直线的垂直关系改变.⑦平行的两线段压缩或拉伸前后长度之比不变.
2.拉伸、压缩研究椭圆问题的原因
因為圆形比椭圆规则,而且圆有一些椭圆没有的性质,这就是将椭圆转化为圆来解决椭圆问题简单的原因.①圆有垂径定理(垂直于弦的半径过弦中点,过弦中点的半径垂直于弦),而椭圆没有.②圆上任意一点到原点的距离均相等,始终等于半径,而椭圆上的点到原点的距离不同.③圆的切线与过切点的半径有不变的垂直关系,而椭圆的切线与切点和原点的连线没有明确的关系.
点评:此题的一般解法较多,但按照常规解法则比较烦琐.上述解法利用仿射变换把椭圆变换为圆后,由于圆中三角形面积的计算比较简便,故使本题的解答过程大大简化.
1.拉伸、压缩图象的基本原理(纵向拉伸或压缩至原来的n倍)
因为不仅椭圆,所有的点、线、图形都要等倍压缩或拉伸,所以可以理解为整个坐标系平面的压缩、拉伸或是坐标轴的拉伸或压缩.由简单的数学证明,可以得到一些压缩、拉伸图象的基本原理.①所有点的横坐标不变,纵坐标变为原来的n倍.②压缩、拉伸前后,点与点(是否重合)、点与直线(点是否在直线上)、点与图形(是否在图形内、上、外)、直线与图形(是否相交、相切、相离)、图形与图形(是否包含、内切、相交、外切、相离)的位置关系不变.③图形面积变为原来的n倍.④压缩、拉伸前后向量合成、分解关系不变.⑤斜率存在的直线斜率变为原来的n倍.⑥直线的平行关系不变,而斜率存在的直线的垂直关系改变.⑦平行的两线段压缩或拉伸前后长度之比不变.
2.拉伸、压缩研究椭圆问题的原因
因為圆形比椭圆规则,而且圆有一些椭圆没有的性质,这就是将椭圆转化为圆来解决椭圆问题简单的原因.①圆有垂径定理(垂直于弦的半径过弦中点,过弦中点的半径垂直于弦),而椭圆没有.②圆上任意一点到原点的距离均相等,始终等于半径,而椭圆上的点到原点的距离不同.③圆的切线与过切点的半径有不变的垂直关系,而椭圆的切线与切点和原点的连线没有明确的关系.
点评:此题的一般解法较多,但按照常规解法则比较烦琐.上述解法利用仿射变换把椭圆变换为圆后,由于圆中三角形面积的计算比较简便,故使本题的解答过程大大简化.