摘 要:對(duì)于學(xué)生而言,對(duì)稱問(wèn)題的學(xué)習(xí)有一定難度,本文通過(guò)幾個(gè)例題進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué);點(diǎn)對(duì)稱;例析
中圖分類號(hào):G421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1992-7711(2012)10-086-1
在課本P88僅提供一個(gè)中心坐標(biāo)公式,而沒(méi)有明確講對(duì)稱問(wèn)題,但在課本P94有多個(gè)題目用對(duì)稱,故對(duì)稱問(wèn)題對(duì)于學(xué)生而言難度還是比較大的,但對(duì)稱問(wèn)題在實(shí)質(zhì)上也就是分為點(diǎn)點(diǎn)、點(diǎn)線、線點(diǎn)和線線對(duì)稱以及用對(duì)稱求最值,而線點(diǎn)對(duì)稱和線線對(duì)稱還是可以轉(zhuǎn)化點(diǎn)點(diǎn)對(duì)稱和點(diǎn)線對(duì)稱。本文通過(guò)幾個(gè)例題進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。
一、點(diǎn)點(diǎn)對(duì)稱(中心問(wèn)題)
例1 (課本P94、2)已知點(diǎn)P(-1,2),求點(diǎn)P關(guān)于原點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)的坐標(biāo)。
分析:本題實(shí)質(zhì)上就是原點(diǎn)為P點(diǎn)以及對(duì)稱點(diǎn)的中點(diǎn),利用中點(diǎn)坐標(biāo)公式,可求得對(duì)稱點(diǎn)的坐標(biāo)為(1,-2)。
變形1:已知平行四邊形的三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為A(0,0),B(1,0),C(2,3),求第四個(gè)頂點(diǎn)D的坐標(biāo)。
提示:由于平行四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)的相對(duì)位置不確定,即以A、B、C為三個(gè)頂點(diǎn)可得三個(gè)平行四邊形,如ABCD、ABDC、ADBC,因此頂點(diǎn)D有三個(gè),可分類討論,再利用平行四邊形的對(duì)角線相互平分,即中點(diǎn)重合。易解得D的坐標(biāo)分別為(1,3)、(3,3)、(-1,-3)。
變形2:(課本P94、14)過(guò)點(diǎn)P(3,0)作直線l,使它被兩條相交直線2x-y-2=0和x+y+3=0所截得的線段恰好被P點(diǎn)平分,求直線l的方程。
提示:設(shè)所求直線l與x+y+3=0的交點(diǎn)為(a,-3-a),則它關(guān)于點(diǎn)P(3,0)對(duì)稱點(diǎn)為(6-a,3+a),且該點(diǎn)落在直線2x-y-2=0上,很易求得a=73,這樣就不難求出直線l的方程為:8x-y-24=0。
變形3:(課本P94、18)已知直線l:y=3x+3,求直線l關(guān)于點(diǎn)M(3,2)對(duì)稱的直線的方程。
提示:在所求直線上任取一點(diǎn)P(x0,y0),P關(guān)于M(3,2)對(duì)稱的點(diǎn)P′(6-x0,4-y0),且該點(diǎn)落在已知直線l上,則4-y0=3(6-x0)+3,即3x0-y0-17=0。故所求直線的方程為3x-y-17=0。
二、點(diǎn)線對(duì)稱
例2 已知直線l:y=x-1,求點(diǎn)P(3,4)關(guān)于l對(duì)稱的點(diǎn)Q的坐標(biāo)。
分析:方法1、設(shè)所求的點(diǎn)Q的坐標(biāo)為(a,b),則根據(jù)題意可得直線l既垂直又平分線段PQ。得到兩個(gè)方程,再聯(lián)立方程組可解得Q(5,2)。
方法2、垂直于l的直線方程可設(shè)x+y+c=0,它經(jīng)過(guò)點(diǎn)P,所以解之得c=-7,這樣可求出兩條直線的交點(diǎn)(4,3),此點(diǎn)為PQ的中點(diǎn),故可求得Q的坐標(biāo)(5,2)。
注:方法2就是將點(diǎn)線問(wèn)題轉(zhuǎn)化為點(diǎn)點(diǎn)問(wèn)題,學(xué)生對(duì)于這種轉(zhuǎn)化思想不易想到。
變形1:(課本P94、18)已知直線l:y=3x+3,求直線x-y-2=0關(guān)于l對(duì)稱的直線的方程。
提示:方法1、先求出兩條直線的交點(diǎn)坐標(biāo),再在直線x-y-2=0取一不同于交點(diǎn)的特殊點(diǎn),則可求出它關(guān)于l對(duì)稱點(diǎn)坐標(biāo),再根據(jù)直線的兩點(diǎn)式可求出所求直線的方程為7x+y+22=0。
方法2:設(shè)所求直線上任意一點(diǎn)坐標(biāo)(x0,y0),則它關(guān)于l對(duì)稱點(diǎn)應(yīng)落在已知直線x-y-2=0上,這樣就很易求出所求直線方程。
變形2:(課本P94、16)已知光線通過(guò)點(diǎn)A(2,3),經(jīng)過(guò)直線x+y+1=0反射,其反射光線通過(guò)點(diǎn)B(1,1),求入射光線和反射光線所在的直線的方程。
提示:可求點(diǎn)A(2,3)關(guān)于直線x+y+1=0對(duì)稱點(diǎn)A′(-4,-3),點(diǎn)B(1,1)直線x+y+1=0對(duì)稱點(diǎn)B′(-2,-2),則入射光線所在的直線的方程就是直線AB′的方程,反射光線所在的直線的方程就是直線A′B的方程,再根據(jù)直線的兩點(diǎn)式方程很易求出所求直線方程。
三、利用對(duì)稱求最值
例3 已知點(diǎn)M(-1,3),N(6,2),點(diǎn)P在x軸上,求PM+PN取最小值和點(diǎn)P的坐標(biāo)。
分析: M關(guān)于x軸對(duì)稱點(diǎn)的坐標(biāo)為M′(-1,-3),則PM+PN取最小為M′N,根據(jù)兩點(diǎn)距離公式可得最小值74,此時(shí)P為直線M′N與x軸交點(diǎn),設(shè)再根據(jù)三點(diǎn)共線可求得a。
變形1:求(x-2)2+22+(x-8)2+42(x∈R)的最小值。
提示:本題可以轉(zhuǎn)化一動(dòng)點(diǎn)(x,0)到定點(diǎn)A(2,-2),B(8,4)之和的最小值,即三點(diǎn)共線。
變形2:已知點(diǎn)M(-1,-3),N(6,2),點(diǎn)P在x軸上,求PM-PN取最大值和點(diǎn)P的坐標(biāo)。
提示:M關(guān)于x軸對(duì)稱點(diǎn)的坐標(biāo)為M′(1,-3),則PM-PN=PM′-PN,當(dāng)點(diǎn)P就與點(diǎn)F重合時(shí),PM-PN取最大值,此時(shí)M′,N,P三點(diǎn)共線。