定义 描述平面直角坐标系中点 $(x,y)$ 经平移、伸缩变换后,新坐标 $(x',y')$ 与原坐标的代数关系式。
从哪来 建立在平移变换和伸缩变换的基础上,将几何变换转化为代数方程,实现坐标系的统一描述。
为什么 坐标系是描述点位置的参照系。当参照系发生平移(原点移动)或伸缩(单位长度改变)时,同一个物理点在两个参照系下的读数必然不同。基本坐标公式本质上是建立两个参照系之间的“换算桥梁”,确保几何图形在变换前后保持形状或位置的对应关系,这是解析几何处理复杂图形(如椭圆、双曲线)的基础。
代数推导法
直接列出变换前后的坐标关系。
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适合:逻辑性强、擅长纯代数运算、对几何直观不敏感的学生。
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内容:
1. 平移:原点从 $(0,0)$ 移到 $(h,k)$,则新坐标 $x' = x - h, y' = y - k$。
2. 伸缩:$x$ 轴伸长 $a$ 倍,$y$ 轴伸长 $b$ 倍,则新坐标 $x' = x/a, y' = y/b$。
3. 强调这是“被动”变换,即坐标系动了,点没动,所以坐标值变了。
几何直观法
利用向量或距离关系画图。
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适合:空间想象力好、喜欢通过图形理解抽象概念的学生。
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内容:
1. 画出原点 $O$ 和新原点 $O'$。
2. 对于任意点 $P$,向量 $\vec{OP} = \vec{OO'} + \vec{O'P}$。
3. 将向量分解为坐标分量,直观看出 $x = h + x'$,从而得出 $x' = x - h$。
4. 通过标尺刻度变化理解伸缩变换,强调“读数”与“实际长度”的比例关系。
逆向思维法
从“点动”反推“系动”。
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适合:容易混淆主动变换与被动变换、思维灵活的学生。
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内容:
1. 先讲大家熟悉的“点平移”:点 $(x,y)$ 向右移 $h$ 个单位变成 $(x+h, y)$。
2. 提问:如果点不动,坐标系向左移 $h$ 个单位,点的坐标怎么变?
3. 结论:坐标系向左移,相当于点相对坐标系向右移,故新坐标为 $(x+h, y)$?不对,坐标系向左移,原点变负,点相对原点变正,故 $x' = x + h$。
4. 对比记忆:系动方向与坐标变化方向相反(平移时),伸缩时系变大坐标变小。