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2. 中心对称的性质定理

图形的旋转与中心对称 · 初三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 在平面内,把一个图形绕某一点旋转180°,如果它能够与另一个图形重合,那么这两个图形关于这个点成中心对称。

从哪来 本知识点建立在“例题1:求顶点坐标与对称轴”所涉及的坐标变换与图形对称性基础之上。虽然前序知识点侧重轴对称(关于直线),但中心对称本质上是坐标关于原点的反向映射,两者共同构成了平面几何中图形位置变换(等距变换)的核心认知框架。

为什么 中心对称的本质是旋转180°。 1. 几何直观:想象一个点 $A$ 绕中心 $O$ 转半圈到达 $A'$。根据圆的性质,$A, O, A'$ 必然共线,且 $OA = OA'$。这意味着中心 $O$ 是线段 $AA'$ 的中点。 2. 坐标推导:若中心为原点 $O(0,0)$,点 $A(x,y)$ 旋转180°后,横纵坐标均变号,即 $A'(-x,-y)$。此时 $O$ 的坐标 $(0,0)$ 恰好是 $A$ 和 $A'$ 坐标的平均值(中点公式)。 3. 全等性:因为旋转不改变图形的形状和大小,所以成中心对称的两个图形必然全等,对应线段平行(或在同一直线上)且相等,对应角相等。

“中点连线法”** **适合学生
逻辑性强、擅长代数计算、对几何直观稍弱的学生。 讲解策略: 直接给出核心结论:“中心对称 $\iff$ 对应点连线被对称中心平分”。 1. 强调“中点”概念:如果 $A$ 和 $A'$ 是对应点,$O$ 是中心,那么 $O$ 就是 $AA'$ 的中点。 2. 引入中点坐标公式:$x_O = \frac{x_A + x_{A'}}{2}$,$y_O = \frac{y_A + y_{A'}}{2}$。 3. 将几何问题转化为代数运算:求对称点就是解方程,求中心就是求中点。 4. 优点:步骤固定,不易出错,适合后续解析几何的学习铺垫。
“旋转动态法”** **适合学生
空间想象力好、喜欢动态演示、对静态公式感到枯燥的学生。 讲解策略: 1. 使用几何画板或实物演示:拿一支笔绕指尖旋转180°,观察笔尖轨迹。 2. 强调“共线”和“等距”:眼睛盯着中心点,看对应点是否在同一条直线上,且距离中心一样远。 3. 对比轴对称:轴对称是“翻折”(像照镜子),中心对称是“翻转”(像转圈)。 4. 通过动态观察建立“旋转180°”的肌肉记忆,再引出性质。
“向量反向法”** **适合学生
思维敏捷、有超前学习倾向、对向量概念不陌生的尖子生。 讲解策略: 1. 引入位置向量:$\vec{OA}$ 和 $\vec{OA'}$。 2. 指出关系:$\vec{OA'} = -\vec{OA}$。 3. 解释含义:方向相反,长度相等。 4. 推广到任意中心 $C$:$\vec{CA'} = -\vec{CA}$,即 $\vec{CA} + \vec{CA'} = \vec{0}$。 5. 这种方法能让学生深刻理解中心对称是“线性变换”的一种,提升数学抽象能力。
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练一道
基础题
已知 $\triangle ABC$ 的三个顶点坐标分别为 $A(2, 3)$,$B(-1, 1)$,$C(4, -2)$。求 $\triangle ABC$ 关于原点 $O$ 对称的 $\triangle A'B'C'$ 的顶点坐标。
变式
已知线段 $AB$ 的两个端点坐标为 $A(1, 4)$,$B(5, 2)$。若线段 $AB$ 关于点 $P$ 中心对称得到线段 $A'B'$,且 $A'$ 的坐标为 $(3, 6)$。求对称中心 $P$ 的坐标及点 $B'$ 的坐标。
看解答过程
1. 根据中心对称性质,关于原点对称的点,横纵坐标均互为相反数。 2. 点 $A(2, 3)$ 的对称点 $A'$ 坐标为 $(-2, -3)$。 3. 点 $B(-1, 1)$ 的对称点 $B'$ 坐标为 $(1, -1)$。 4. 点 $C(4, -2)$ 的对称点 $C'$ 坐标为 $(-4, 2)$。 5. 故 $\triangle A'B'C'$ 的顶点坐标为 $A'(-2, -3)$,$B'(1, -1)$,$C'(-4, 2)$。
试试手自己判
检测题
已知点 $M(3, -2)$ 关于点 $P(1, 4)$ 的对称点为 $M'$,求 $M'$ 的坐标。
看答案和判分标准
答案:$M'(-1, 10)$
判对标准:
1. 关键步骤:学生必须体现出 $P$ 是 $MM'$ 的中点这一逻辑(如使用公式 $\frac{3+x}{2}=1$ 和 $\frac{-2+y}{2}=4$)。
2. 计算结果:$x = -1$,$y = 10$。
3. 判定:若学生直接写 $(-3, 2)$ 或其他仅变号的结果,判错;若过程正确但计算失误,判半对;若过程逻辑正确且结果正确,判对。
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