文/黃 錦
我們知道,幾何圖形具有直觀、形象等特點。作為構成復雜圖形的元素,點與線也不例外。如果將點、線放到平面直角坐標系中研究,則會讓我們?nèi)缁⑻硪?,在感性基礎上又增添幾分理性的色彩。那么點、線與坐標系“相遇”究竟會碰撞出怎樣的火花呢?這里結合2021 年幾道中考試題,老師帶領大家一探究竟。
例1(2021·黑龍江綏化)如圖1,在平面直角坐標系中,O為坐標原點,MN垂 直 于x軸,以MN為 對 稱 軸 作△ODE的軸對稱圖形,對稱軸MN與線段DE相交于點F,與x軸交于點G,點D的對應點B恰好落在的雙曲線上。點O、E的對應點分別是點C、A。若點A為OE的中點,且△AEF的面積為1,則k的值為_____。
圖1
【思路分析】從圖形上直觀感受點的對稱性。由此可得到GE=GA、CG=OG、BC=OD、AE=AO,再根據(jù)△EGF∽△EOD,可得OD=4FG。k的值與點B的坐標相伴相生。觀察到點D關于直線MN對稱后的點B坐標是變化的,不妨設EG=m,F(xiàn)G=n,即D點坐標為(0,4n),B點坐標為(-6m,4n)。由△AEF的面積為1,得mn=1。又因為B點落在反比例函數(shù)圖像上,所以k=-6m·4n=-24。
【方法歸納】我們在圖形的對應關系中應多“聚焦”點的變化,借助坐標系的代數(shù)特征,通過設未知數(shù)來表示點的坐標,在變化中尋找關于點的坐標的不變規(guī)律。充分利用坐標系的定位與描述功能,可以賦予點更多的內(nèi)涵。
例2(2021·北京)在平面直角坐標系xOy中,⊙O的半徑為1,對于點A和線段BC,給出如下定義:若將線段BC繞點A旋轉可以得到⊙O的弦B'C'(B'、C'分別是B、C的對應點),則稱線段BC是⊙O的 以 點A為 中 心 的“關 聯(lián) 線段”?!鰽BC是邊長為1 的等邊三角形,點A(0,t),其中t≠0。若BC是⊙O的以點A為中心的“關聯(lián)線段”,求t的值。
【思路分析】同學們還記得旋轉的性質嗎?旋轉前后對應點到旋轉中心連線的距離是相等的。由此可知,當BC是⊙O的以點A為中心的“關聯(lián)線段”時,不僅△ABC是等邊三角形,△AB′C′也是等邊三角形。相同情況下,對于B′C′與BC,你更“喜歡”誰?毫無疑問是B′C′。理由是B′C′更方便利用圓的相關性質解決問題。當點A在y軸的正半軸上時,如圖2,設B'C'與y軸的交點為D,連接OB',易得B'C'⊥y軸,所以,所以OA=;當點A在y軸的負半軸上時,如圖3,同理可得綜上所述,
圖2
圖3
【方法歸納】我們在研究動態(tài)問題時,要多關注運動過程中的變量與不變量,而圖形的旋轉要從旋轉方向、角度等要素中找到合理、方便的研究對象。此外,由于線段B′C′長度一定,故點B′與點C′的坐標間必然存在著某種關聯(lián),因此,在坐標系中研究B′C′時要充分利用這種“關聯(lián)”。