尺规作图,可能是古希腊数学家们的一种游戏规则。用直角坐标系不是能更方便地解决对称问题吗?
下图
是一幅老北京城的示意图,其中西直门和东直门是关于中轴线对称的,如果以天安门为原点,分别以长安街和中轴线为x轴和y轴建立平面直角坐标系,根据如图所示的东直门的坐标,你能说出西直门的坐标吗?
要解决这个问题,首先要知道轴对称与坐标的关系。在如下图
的平面直角坐标系中,画出下列已知点及其关于坐标轴的对称点,并把它们的坐标填入表格中,看看每对对称点的坐标有怎样的规律。
下面是用《五行星Python几何画板》标注的坐标,看看你都做对了没有?发现了什么规律?
在平面直角坐标系中解决轴对称问题其实很简单:
点(x,y)关于x轴对称的点的坐标为(x,-y);
点(x,y)关于y轴对称的点的坐标为(-x,y)。
现在知道西直门的坐标是(-3.5, 4)。
利用上述规律,我们也就可以很容易地在平面直角坐标系中画出与一个图形关于x轴或y轴对称的图形。只要先求出已知图形中的一些特殊点(这些点可以唯一确定这个图形,如多边形的顶点)的对称点的坐标,描出并连接这些点,就可以得到这个图形关于坐标轴对称的图形。
例1 如下图,
四边形ABCD的四个顶点的坐标分别为A(-5,1),B(-2,1),C(-2,5),D(-5,4),分别画出与四边形ABCD关于y轴和x轴对称的图形。
解:点(x,y)关于y轴对称的点的坐标为(-x,y),因此四边形ABCD的顶点A,B,C,D关于y轴对称的点分别为A'(5,1),B'(2,1),C'(2,5),D'(5,4),依次连接A'B',B'C',C'D',D'A',就可得到与四边形ABCD关于y轴对称的四边形A'B'C'D'。
类似地,画出与四边形ABCD关于x轴对称的图形。
下面是用《五行星Python几何画板》制作的过程视频。
,时长05:15
例2 如下图,
已知一个圆和圆周上的三点,求作它的关于x和y轴的对称图形。坐标比例尺20:1。
解:(1)用上一例题的方法求取三点的对称点坐标,
(2)用三点作弧两次制作一个完整圆。
下面是用《五行星Python几何画板》(获取方法看本文后面)制作的过程视频。
,时长00:40
练习题1:
1. 分别写出下列各,点关于x轴和y轴对称的点的坐标:
(-2, 6),(1, -2),(-1, 3),(-4, -2),(1, 0)。
2. 如下图,△ABO关于x轴对称,点A的坐标为(1, -2),写出点B的坐标。
3. 如下图,利用关于坐标轴对称的点的坐标的特点,分别画出与△ABC关于x轴和y轴对称的图形。
4. 如下图,用《五行星Python几何画板》的idlemain.bat作图形的关于x和y轴的对称图形。坐标比例尺20:1。
8. 如下图,用《五行星Python几何画板》的idlemain.bat作图形的关于x和y轴的对称图形。坐标比例尺20:1。
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