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1. 基本坐标公式

平面向量的概念、运算及应用 · 高三
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 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。 *
适合:逻辑性强、擅长纯代数运算、对几何直观不敏感的学生。 * 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。 *
适合:空间想象力好、喜欢通过图形理解抽象概念的学生。 * 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”。 *
适合:容易混淆主动变换与被动变换、思维灵活的学生。 * 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。
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练一道
基础题
已知平面直角坐标系 $xOy$ 中,点 $A(3, 4)$。若将坐标系原点平移到点 $B(1, 2)$ 处,建立新坐标系 $x'O'y'$,求点 $A$ 在新坐标系中的坐标。
变式
在直角坐标系中,对 $x$ 轴进行伸缩变换,使单位长度变为原来的 2 倍(即 $x$ 轴伸长 2 倍),$y$ 轴不变。若原坐标系中曲线方程为 $y = x^2$,求变换后新坐标系中该曲线的方程。
试试手自己判
检测题
将直角坐标系的原点平移到 $P(2, -1)$,同时将 $x$ 轴单位长度缩小为原来的 $\frac{1}{3}$(即 $x$ 轴压缩 3 倍),$y$ 轴不变。求原坐标系中点 $Q(5, 3)$ 在新坐标系中的坐标。
看答案和判分标准
答案:$(9, 4)$
判对标准:
1. 正确识别平移量 $h=2, k=-1$。
2. 正确识别伸缩比例:$x$ 轴压缩 3 倍,意味着新单位长度是旧的 $1/3$,故 $x = \frac{1}{3}x'$,即 $x' = 3x$。
3. 正确应用公式:
$x' = 3 \times (x - h) = 3 \times (5 - 2) = 9$
$y' = y - k = 3 - (-1) = 4$
4. 最终坐标为 $(9, 4)$。若符号错误或比例倒置均判错。
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