高中数学第一章坐标系1.1平面直角坐标系1.1.2平面直角坐标轴中的伸缩变换课后训练北师大版选修4_4
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在高中数学的学习中,坐标系是一个非常重要的概念,特别是在研究几何图形的变化时。平面直角坐标系1.1.2部分主要讨论了坐标轴中的伸缩变换,这是一类基本的几何变换,能够帮助我们理解二维空间中图形的变形规律。 伸缩变换是指在平面直角坐标系中,通过对x轴和y轴的单位长度进行不同的缩放,来改变图形的形状和大小。这种变换不改变图形的类型,但可以改变图形的比例和位置。以下是几个关键的知识点: 1. **抛物线的伸缩变换**:抛物线在经过伸缩变换后,其基本形状仍保持为抛物线。这是因为在直角坐标系中,抛物线的方程是二次的,伸缩变换不会改变方程的次数,所以变换后的图形仍然是抛物线。例如,题目中的练习1给出了四个选项,其中只有C选项(抛物线)是正确的。 2. **圆的伸缩变换**:圆在伸缩变换下可能变为椭圆、比原来更大的圆或更小的圆,但不可能变为双曲线。这是因为圆的方程是x^2 + y^2 = r^2,伸缩变换会影响半径r,但不会改变方程的形式。练习2中,答案D(双曲线)表示了不可能的结果。 3. **单位长度的改变**:若x轴单位长度变为y轴单位长度的2倍,圆x^2 + y^2 = 1的图形将变为椭圆。这是因为圆心在原点且半径为1的圆在伸缩变换后,其x方向的半径变为2,而y方向的半径不变,符合椭圆的定义。练习3的答案是B(椭圆)。 4. **线段长度的变化**:如果y轴的单位长度变为x轴单位长度的1/2,线段在变换后会缩短。这是因为线段的长度是两个端点坐标差的绝对值,单位长度的变化会改变这个差值。练习4的答案是D(比原来长度短的线段)。 5. **方程的图形**:当x轴的单位长度是y轴单位长度的2倍时,方程x + y = -1的图形会保持为直线,因为伸缩变换不影响线性方程的图像。 6. **三角形面积的计算**:在x轴单位长度是y轴单位长度两倍的坐标系中,可以计算出ΔABC的面积为8。对于这个问题,我们可以利用三角形的底和高来计算,即使单位长度改变了,但比例关系不变,所以面积不受影响。 7. **双曲线的图形**:对于双曲线22=1169xy,在不同单位长度下的图形绘制需要考虑x轴和y轴缩放的相对关系。在所有情况下,双曲线的基本形状保持不变,只是比例会有所变化。 平面直角坐标系中的伸缩变换是一个重要的数学工具,它揭示了图形在不同尺度下的性质,并帮助我们理解图形在二维空间中的动态行为。在解决实际问题时,理解并应用这些变换能有效地分析图形的变化规律。
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