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对于“如何确定一个点”的问题,同学们可能都有自己的解决方法,其实,解决这个问题,既可以采用“形”的方法,也可以采用“数”的方法。
一、采用“形”的方法
(l)在一条直线上,如何确定一个点?
(2)在平面内,如何确定一个点?
对于上述问题,在直观几何中,自然好解决. 在直线上,只要知道一个已知点A以及未知点B到点A之间的距离,就可以大致确定未知点B,如果知道点B在点A的哪一侧,那么,未知点B自然完全可以唯一确定,
而在平面内,确定一个点,正如我们知道的,两条不重合的直线相交,可以得到一个交点,亦即,两条直线可以确定一个点.
二、采用“数”的方法 在人类发展史上,“确定一个点”曾一度是仪有欧式几何才能完成的任务,直到一位伟大的数学家笛卡儿出现,笛卡儿找到了一种奇妙的方法,这就是坐标法(借助代数表示,分析处理几何问题,亦称解析法).从此,一个新的儿何学分支——解析几何诞生了.
1.一维图形上的点的坐标,
在数轴上.由于确定了原点、单位长度和正方向,确定一个点只需要一个数就可以了,这个数可以是有理数,也可以是无理数.
事实上.在数轴上,任意一个点P对应着唯一的数a,而任意一个数a也对应着唯一的点P,正如“一个萝卜一个坑”.这个点P满足OP=|a|,如果a是正数,那么,点P在原点O的右侧(即数轴的正半轴上);如果a是负数,那么,点p在原点O的左侧(即数轴的负半轴上);如果a是O,那么,点P与原点重合.
在数轴上,每一个点都对应着一个数,这个数其实就是这个点的坐标,在图1中,点A的坐标是a,点B的坐标是b,点O的坐标是O.因此,数轴上的点,仅由一个代数量就可以唯一确定,于是,人们通常把直线叫作一维图形.
2.二维图形内的点的坐标.
在建立了两个不平行的数轴的前提下,在平面内确定一个点,只需要一个数对就可以了——无论这两条数轴是否垂直,
如图2所示,图2(1)中两个数轴并不垂直,这就是斜坐标系;图2(2)中的两个数轴相互垂直,这就是我们通常所说的直角坐标系.
图2(2)定位方式的本质在于,在由过同一个原点而且互相垂直的两个数轴组成的图形中,数对(X,y)可以表示平面内任意一点.此时,在平面内的任意一点也自然就有了它在两个坐标轴上的对应位置,通过作垂线,寻找一个点在两个坐标轴上分别对应的实数,于是,我们可以用一个有序数对表示这个点.如图3所示,从点M分别向X轴、y轴作垂线,若垂足对应的数轴上的数分别为X、y,则可用数对(x,y)表示点M.值得注意的是,数对(X,y)是一个整体,数对的两个数有位置之分,即有顺序之分,是有序数对.
由于X轴、y轴都有正半轴、负半轴,两个相互垂直的X轴、y轴就将平面划分为两条坐标轴与四个区域,这四个区域分别叫第一、二、三、四象限,根据点对应各坐标轴上数的属性,四个象限内点的坐标有如图4所示的特征.而坐标轴上的点(包括坐标原点)位于边界上,不属于任何一个象限,其中在X轴上的点纵坐标为O,在y轴上的点横坐标为O.
例1 (2013年株洲)在平面直角坐标系中,点(1,2)位于第 _____象限.
分析与解答 根据各象限内的点的坐标特征解答.本题考查了各象限内点的坐标特征,准确识别各象限内点的坐标特征是解决本题的关键。
答案为第一象限.
三、确定-个点需要几个条件
在直线上,确定一个点,仅仅需要一个代数条件即可,这就是数轴上的点对应的数,
在平面内,确定一个点,仅仅需要两个独立的代数条件就可以了,这就是平面直角坐标系内的横、纵坐标.
四、如何确定常见的变换后点的坐标 初中阶段将要系统学习图形的变换形式,包括轴对称变换、平移和旋转等,采用点的坐标的变化来表达这些变换,其实更简洁、更直观.
1.轴对称变换.
对于点与点之间的轴对称变换,如果对称轴是坐标轴,对称点的坐标间的关系如图5所示.
分析解答、根据关于X轴对称的点的坐标特点“横坐标不变,纵坐标互为相反数”即可解决,点P(X,y)关于X轴对称的点P的坐标为(X,-y).
因为点P(2,3)关于X轴对称的点的坐标为(2,-3).故答案为(2,-3).
2.关于坐标原点对称.
例3平面内一点P(a,b):将其横、纵坐标均乘以-1,对应点和点P之间有何关系?
分析解答、将平面内一点P(a,b)的横、纵坐标均乘以-1后,对应点的坐标变为(-a,-b).一个坐标变为相反数是冈为进行了一次关于坐标轴的轴对称变换,于是,我们可以将上面的过程,描述为如图6所示的过程,
从而,经过两次轴对称变换后的点,与原来的点关于坐标原点成中心对称.
3.沿特殊方向的平移,
点沿着坐标轴左右或上下平移时,在平移过程中,点的坐标同样发生变化,
对于平面内的任意一点P(a,b),经历上述特殊方向的平移,其坐标间的关系如图7所示.
4.点的复合式平移,
若平面内的一个点沿某一方向(非水平、非竖直的方向)移动,此时,我们只需要将其拆分成水平方向的平移与竖直方向的平移就可以了.当在水平、竖直方向都发生平移后,点的横、纵坐标都发生变化,与先发生哪个方向的平移并没有关系,
在数轴上,确定一个点,仅仅需要一个独立的量就可以了.
在平面内,确定一个点,仅仅需要两个彼此独立的量就可以了,
你想过没有?如果在我们居住的房间内确定一个点,那么,只需要几个彼此独立的量就可以了呢?
一、采用“形”的方法
(l)在一条直线上,如何确定一个点?
(2)在平面内,如何确定一个点?
对于上述问题,在直观几何中,自然好解决. 在直线上,只要知道一个已知点A以及未知点B到点A之间的距离,就可以大致确定未知点B,如果知道点B在点A的哪一侧,那么,未知点B自然完全可以唯一确定,
而在平面内,确定一个点,正如我们知道的,两条不重合的直线相交,可以得到一个交点,亦即,两条直线可以确定一个点.
二、采用“数”的方法 在人类发展史上,“确定一个点”曾一度是仪有欧式几何才能完成的任务,直到一位伟大的数学家笛卡儿出现,笛卡儿找到了一种奇妙的方法,这就是坐标法(借助代数表示,分析处理几何问题,亦称解析法).从此,一个新的儿何学分支——解析几何诞生了.
1.一维图形上的点的坐标,
在数轴上.由于确定了原点、单位长度和正方向,确定一个点只需要一个数就可以了,这个数可以是有理数,也可以是无理数.
事实上.在数轴上,任意一个点P对应着唯一的数a,而任意一个数a也对应着唯一的点P,正如“一个萝卜一个坑”.这个点P满足OP=|a|,如果a是正数,那么,点P在原点O的右侧(即数轴的正半轴上);如果a是负数,那么,点p在原点O的左侧(即数轴的负半轴上);如果a是O,那么,点P与原点重合.
在数轴上,每一个点都对应着一个数,这个数其实就是这个点的坐标,在图1中,点A的坐标是a,点B的坐标是b,点O的坐标是O.因此,数轴上的点,仅由一个代数量就可以唯一确定,于是,人们通常把直线叫作一维图形.
2.二维图形内的点的坐标.
在建立了两个不平行的数轴的前提下,在平面内确定一个点,只需要一个数对就可以了——无论这两条数轴是否垂直,
如图2所示,图2(1)中两个数轴并不垂直,这就是斜坐标系;图2(2)中的两个数轴相互垂直,这就是我们通常所说的直角坐标系.
图2(2)定位方式的本质在于,在由过同一个原点而且互相垂直的两个数轴组成的图形中,数对(X,y)可以表示平面内任意一点.此时,在平面内的任意一点也自然就有了它在两个坐标轴上的对应位置,通过作垂线,寻找一个点在两个坐标轴上分别对应的实数,于是,我们可以用一个有序数对表示这个点.如图3所示,从点M分别向X轴、y轴作垂线,若垂足对应的数轴上的数分别为X、y,则可用数对(x,y)表示点M.值得注意的是,数对(X,y)是一个整体,数对的两个数有位置之分,即有顺序之分,是有序数对.
由于X轴、y轴都有正半轴、负半轴,两个相互垂直的X轴、y轴就将平面划分为两条坐标轴与四个区域,这四个区域分别叫第一、二、三、四象限,根据点对应各坐标轴上数的属性,四个象限内点的坐标有如图4所示的特征.而坐标轴上的点(包括坐标原点)位于边界上,不属于任何一个象限,其中在X轴上的点纵坐标为O,在y轴上的点横坐标为O.
例1 (2013年株洲)在平面直角坐标系中,点(1,2)位于第 _____象限.
分析与解答 根据各象限内的点的坐标特征解答.本题考查了各象限内点的坐标特征,准确识别各象限内点的坐标特征是解决本题的关键。
答案为第一象限.
三、确定-个点需要几个条件
在直线上,确定一个点,仅仅需要一个代数条件即可,这就是数轴上的点对应的数,
在平面内,确定一个点,仅仅需要两个独立的代数条件就可以了,这就是平面直角坐标系内的横、纵坐标.
四、如何确定常见的变换后点的坐标 初中阶段将要系统学习图形的变换形式,包括轴对称变换、平移和旋转等,采用点的坐标的变化来表达这些变换,其实更简洁、更直观.
1.轴对称变换.
对于点与点之间的轴对称变换,如果对称轴是坐标轴,对称点的坐标间的关系如图5所示.
分析解答、根据关于X轴对称的点的坐标特点“横坐标不变,纵坐标互为相反数”即可解决,点P(X,y)关于X轴对称的点P的坐标为(X,-y).
因为点P(2,3)关于X轴对称的点的坐标为(2,-3).故答案为(2,-3).
2.关于坐标原点对称.
例3平面内一点P(a,b):将其横、纵坐标均乘以-1,对应点和点P之间有何关系?
分析解答、将平面内一点P(a,b)的横、纵坐标均乘以-1后,对应点的坐标变为(-a,-b).一个坐标变为相反数是冈为进行了一次关于坐标轴的轴对称变换,于是,我们可以将上面的过程,描述为如图6所示的过程,
从而,经过两次轴对称变换后的点,与原来的点关于坐标原点成中心对称.
3.沿特殊方向的平移,
点沿着坐标轴左右或上下平移时,在平移过程中,点的坐标同样发生变化,
对于平面内的任意一点P(a,b),经历上述特殊方向的平移,其坐标间的关系如图7所示.
4.点的复合式平移,
若平面内的一个点沿某一方向(非水平、非竖直的方向)移动,此时,我们只需要将其拆分成水平方向的平移与竖直方向的平移就可以了.当在水平、竖直方向都发生平移后,点的横、纵坐标都发生变化,与先发生哪个方向的平移并没有关系,
在数轴上,确定一个点,仅仅需要一个独立的量就可以了.
在平面内,确定一个点,仅仅需要两个彼此独立的量就可以了,
你想过没有?如果在我们居住的房间内确定一个点,那么,只需要几个彼此独立的量就可以了呢?