直角坐标系中的平移变换与伸缩变换
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三维空间直角坐标系的平移和旋转变换下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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直角坐标系中的平移变换与伸缩变换目标:平移变换与伸缩变换的应用与明白得一.直角坐标系1.直线上,取定一个点为原点,规定一个长度为单位长度,规定直线的一个方向为正方向。
如此咱们就成立了直线上的坐标系 (即数轴)。
它使直线上任意一点P 都能够由惟一的实数x 来确信。
2.平面上,取定两条相互垂直的直线作为x 、y 轴,它们的交点作为坐标原点,并规定好长度单位和这两条直线的正方向。
如此咱们就成立了平面直角坐标系。
它使平面上任意一点P 都能够由惟一的二元有序实数对),(y x 来确信。
3.在空间中,选择三条两两垂直且交于一点的直线,以这三条直线别离作为x 、y 、z 轴,它们的交点作为坐标原点,并规定好长度单位和这三条直线的正方向。
如此咱们就成立了空间直角坐标系。
它使空间中任意一点P 都能够由惟一的三元有序实数对),,(z y x 来确信。
事实上,直线上所有点的集合与全部实数的集合一一对应;平面上所有点的集合与全部二元有序数对),(y x 的集合一一对应;空间中所有点的集合与全部三元有序数对),,(z y x 的集合一一对应.二.平面直角坐标系中图形的平移变换 1.平移变换在平面内,将图形F 上所有点依照同一个方向,移动一样长度,称为图形F 的平移。
假设以向量a表示移动的方向和长度,咱们也称图形F 按向量a平移.在平面直角坐标系中,设图形F 上任意一点P 的坐标为),(y x ,向量),(k h a =,平移后的对应点为),(y x P '''.那么有:),(),(),(y x k h y x ''=+ 即有:⎩⎨⎧'=+'=+y k y x h x .因此,咱们也能够说,在平面直角坐标系中,由⎩⎨⎧'=+'=+y k y x h x 所确信的变换是一个平移变换。
因为平移变换仅改变图形的位置,不改变它的形状和大小.因此,在 平移变换作用下,曲线上任意两点间的距离维持不变。
直角坐标系中平移的规则是什么直角坐标系是数学中常用的一种表示空间中点的方式。
在直角坐标系中,平移是一种基本的几何变换操作。
平移操作可以将一个点或者图形在平面上沿着指定的方向移动一定的距离,而保持其形状和大小不变。
本文将介绍直角坐标系中平移的规则和操作步骤。
平移规则在直角坐标系中,平移操作需要指定平移的向量,即平移的方向和距离。
平移的规则如下:1.平移方向:平移向量确定了平移的方向。
平移向量通常用箭头表示,在直角坐标系中指向欲平移的方向。
2.平移距离:平移距离指平移的长度,可以是一个具体的数值或者表示距离的符号。
3.平移操作:将待平移的点或者图形沿平移向量的方向移动指定的距离。
平移操作可以用数学语言表示为:P' = P + T其中,P’是平移后得到的新点,P是待平移的点,T是平移向量。
平移的操作步骤平移操作的步骤如下:1.确定平移向量:根据需要平移的方向和距离确定平移向量。
平移向量是一个有向线段,其起点为原点,终点为平移的终点。
2.确定待平移的点:在直角坐标系中确定需要进行平移操作的点的坐标。
3.进行平移操作:将待平移的点沿平移向量的方向移动指定的距离。
平移的距离可以是正数、负数或零,分别对应向前、向后或不动。
4.计算平移后的新点坐标:通过将平移向量的起点和移动后的待平移点相连,确定平移后得到的新坐标。
5.绘制新的图形:根据得到的新点坐标,绘制平移后的图形。
平移的例子下面通过一个简单的例子来演示直角坐标系中的平移操作。
假设在直角坐标系中,有一个点P的坐标为(2, 3),我们希望将点P沿向量(1, 1)平移3个单位长度。
按照上述步骤进行平移操作:1.确定平移向量:平移向量为(1, 1)。
2.确定待平移的点:待平移点P的坐标为(2, 3)。
3.进行平移操作:将点P沿向量(1, 1)方向移动3个单位长度。
根据规则,x坐标增加一个单位,y坐标也增加一个单位。
所以,新的坐标为(2 + 1,3 + 1),即(3, 4)。
高中数学中的坐标系与平移变换在高中数学中,坐标系和平移变换是两个非常重要的概念。
坐标系是一种表示点在平面上位置的方式,而平移变换则是一种改变点位置的操作。
本文将对这两个概念进行详细讨论。
一、坐标系的基本概念1. 直角坐标系直角坐标系是最常见的坐标系,由两条垂直的直线(通常称为x轴和y轴)交叉而成。
通过定义一个原点和单位长度,我们可以用有序数对(x, y)来表示平面上的任意一点。
2. 极坐标系极坐标系使用径向距离和极角来描述点的位置。
其中,径向距离表示点到原点的距离,极角则表示点与正向x轴之间的夹角。
3. 其他坐标系此外,还有柱面坐标系、球面坐标系等其他不同形式的坐标系,它们在特定的数学领域和物理领域中具有重要的应用。
二、平移变换的基本原理在数学中,平移是一种将图形沿着指定方向移动的变换方式。
它通过将所有点的坐标值分别增加或减少一个常数来实现。
平移变换的基本原理如下:1. 平移向量平移变换通过一个平移向量来描述移动的方向和距离。
平移向量由两个分量组成,分别表示在x轴和y轴上的移动距离。
2. 平移的公式设点P(x, y)进行平移变换,平移向量为(a, b),则点P'的坐标可以表示为:P'(x', y') = P(x+a, y+b)三、坐标系与平移变换的关系坐标系与平移变换密切相关,它们之间的关系主要体现在以下几个方面:1. 坐标系对平移变换的作用坐标系为平移变换提供了基础。
在直角坐标系中,通过改变点的坐标值,可以实现平移变换。
而在极坐标系中,则需要通过改变径向距离和极角来实现平移。
2. 平移变换对坐标系的作用平移变换改变了图形中每个点的位置,从而影响了坐标系的布局。
在平移变换之后,原有的坐标系会随之发生改变,因此我们需要根据新的图形位置重新确定坐标系。
3. 坐标系和平移变换的综合应用在几何图形的研究中,我们经常会用到坐标系和平移变换。
通过在坐标系中进行平移变换,我们可以研究图形的性质、计算图形的参数等。
三种图象变换:平移变换、对称变换和伸缩变换①平移变换:(h>0)Ⅰ、水平平移:函数()y f x a =+的图像可以把函数()y f x =的图像沿x 轴方向向左(0)a >或向右(0)a <平移||a 个单位即可得到;1)y=f(x)h 左移→y=f(x+h);2)y=f(x) h 右移→y=f(x -h);Ⅱ、竖直平移:函数()y f x a =+的图像可以把函数()y f x =的图像沿x 轴方向向上(0)a >或向下(0)a <平移||a 个单位即可得到;1)y=f(x) h 上移→y=f(x)+h ;2)y=f(x) h下移→y=f(x)-h 。
②对称变换:Ⅰ、函数()y f x =-的图像可以将函数()y f x =的图像关于y 轴对称即可得到; y=f(x) 轴y →y=f(-x)Ⅱ、函数()y f x =-的图像可以将函数()y f x =的图像关于x 轴对称即可得到;y=f(x) 轴x →y= -f(x)Ⅲ、函数()y f x =--的图像可以将函数()y f x =的图像关于原点对称即可得到;y=f(x) 原点→y= -f(-x)Ⅳ、函数)(y f x =的图像可以将函数()y f x =的图像关于直线y x =对称得到。
y=f(x) x y =→直线x=f(y)Ⅴ、函数)2(x a f y -=的图像可以将函数()y f x =的图像关于直线a x =对称即可得到;y=f(x) a x =→直线y=f(2a -x)。
③翻折变换:Ⅰ、函数|()|y f x =的图像可以将函数()y f x =的图像的x 轴下方部分沿x 轴翻折到x 轴上方,去掉原x 轴下方部分,并保留()y f x =的x 轴上方部分即可得到;Ⅱ、函数(||)y f x =的图像可以将函数()y f x =的图像右边沿y 轴翻折到y 轴左边替代原y 轴左边部分并保留()y f x =在y 轴右边部分即可得到④伸缩变换:Ⅰ、函数()y af x =(0)a >的图像可以将函数()y f x =的图像中的每一点横坐标不变纵坐标伸长(1)a >或压缩(01a <<)为原来的a 倍得到;y=f(x)ay ⨯→y=af(x)Ⅱ、函数()y f ax =(0)a >的图像可以将函数()y f x =的图像中的每一点纵坐标不变横坐标压缩(1)a >或伸长(01a <<)为原来的1a倍得到。
函数的基本变换函数是数学中的基本概念之一,它描述了独立变量与因变量之间的关系。
在数学中,我们经常会进行函数的变换,以便研究其性质和特点。
本文将介绍函数的基本变换,包括平移、伸缩、翻转和复合等。
一、平移变换平移变换是将函数沿着坐标轴的方向上移动一定的单位长度。
对于一元函数f(x),平移变换可表示为f(x-a),其中a为平移的长度。
平移变换后的函数与原函数形状相同,但是在坐标系上向左或向右移动了a个单位长度。
二、伸缩变换伸缩变换是将函数在坐标轴的方向上进行拉伸或压缩。
对于一元函数f(x),伸缩变换可表示为af(x)或f(ax),其中a为伸缩的比例因子。
当a大于1时,函数在坐标系上沿x轴方向上拉伸;当0<a<1时,函数在坐标系上沿x轴方向上压缩。
三、翻转变换翻转变换是将函数在坐标轴的方向上进行反转。
对于一元函数f(x),翻转变换可表示为-f(x)或f(-x)。
当函数翻转后,其图像将沿y轴对称或x轴对称。
四、复合变换复合变换是对函数进行多次变换的组合操作。
例如,可以先进行平移变换,然后再进行伸缩变换,并且还可以进行翻转变换。
通过复合变换,可以将函数的图像在坐标系上进行任意的平移、伸缩和翻转,从而得到具有不同特点的函数。
总结:函数的基本变换是函数研究中常用的操作。
通过平移、伸缩、翻转和复合等变换,我们可以改变函数的位置、形状和特性,进而深入理解函数的性质。
在实际应用中,函数的变换也常常用于图像处理、信号处理和数据分析等领域。
以上是关于函数的基本变换的介绍,希望对您有所帮助。
函数的变换是数学中的重要概念,对于深入理解和应用函数具有重要意义。
通过变换操作,我们可以更好地把握函数的特性和变化规律,为数学研究和实际应用提供有力支持。
平面直角坐标系中的形变换在我们学习数学的旅程中,平面直角坐标系就像是一个神奇的舞台,而形变换则是这个舞台上的精彩表演。
那么,什么是平面直角坐标系中的形变换呢?让我们一起来揭开它神秘的面纱。
想象一下,在一个平面上,我们画出两条互相垂直的数轴,一条水平的称为 x 轴,一条垂直的称为 y 轴。
它们的交点就是原点,用 O 表示。
这个由 x 轴和 y 轴构成的平面就是平面直角坐标系。
而形变换,简单来说,就是图形在这个坐标系中的位置、形状或者大小发生了改变。
常见的形变换包括平移、旋转和缩放。
先来说说平移。
平移就像是把一个图形在这个平面上整体地移动一段距离。
比如说,一个三角形原来在坐标系中的位置是某个地方,我们可以让它沿着 x 轴方向向右移动 5 个单位,或者沿着 y 轴方向向上移动 3 个单位。
在这个过程中,三角形的形状和大小都没有改变,只是位置发生了变化。
我们怎么用数学的方式来描述平移呢?假设三角形的三个顶点坐标分别是 A(x₁, y₁),B(x₂, y₂),C(x₃, y₃)。
如果要将这个三角形沿着x 轴向右平移 a 个单位,沿着 y 轴向上平移 b 个单位,那么平移后三个顶点的新坐标就分别变成了 A'(x₁+ a, y₁+ b),B'(x₂+ a, y₂+b),C'(x₃+ a, y₃+ b)。
再看看旋转。
旋转就像是让图形围绕着一个点转动一定的角度。
比如说,一个矩形围绕着原点旋转 90 度。
在旋转的过程中,图形上每个点到旋转中心的距离是不变的,只是位置发生了改变。
那旋转又怎么用数学来表达呢?以原点为旋转中心,将点 P(x, y) 绕原点逆时针旋转θ 角度,旋转后的点坐标为 P'(x', y'),则 x' = x cosθ y sinθ ,y' = x si nθ +y cosθ 。
最后是缩放。
缩放就是让图形变大或者变小。
比如把一个圆形按照一定的比例放大或者缩小。
三角函数角的变换总结三角函数是数学中重要的一部分,它们能够描述直角三角形中的各种关系以及周期性现象。
三角函数角的变换是指将一个角按照一定的规律进行平移、伸缩、翻转等操作,得到新的角。
这些变换可以帮助我们更好地理解三角函数的性质、图像以及应用。
一、平移变换平移变换是指将角按照一定的规律在坐标平面上沿着横轴或者纵轴进行移动。
平移变换可以通过改变角的坐标来实现。
具体来说,设原始角为θ,平移后的角为θ+a。
对于三角函数来说,平移变换的规律如下:1. 正弦函数的平移变换:y = sin(θ+a) = sinθcosa + sinacosθ平移量a的正负方向决定了平移的方向,平移量a的大小决定了平移的距离。
2. 余弦函数的平移变换:y = cos(θ+a) = cosθcosa - sinasina平移量a的正负方向决定了平移的方向,平移量a的大小决定了平移的距离。
3. 正切函数的平移变换:y = tan(θ+a) = (tanθ + tana) / (1 - tanθtanα)平移量a的正负方向决定了平移的方向,平移量a的大小决定了平移的距离。
二、伸缩变换伸缩变换是指将角按照一定的规律进行拉伸或者收缩操作。
伸缩变换可以通过改变角度的系数来实现。
具体来说,设原始角为θ,伸缩后的角为kθ。
对于三角函数来说,伸缩变换的规律如下:1. 正弦函数的伸缩变换:y = sin(kθ) = sinθ / k伸缩系数k大于1时,表示角度增加,图像上下收缩;伸缩系数k小于1时,表示角度减小,图像上下拉伸。
2. 余弦函数的伸缩变换:y = cos(kθ) = cosθ / k伸缩系数k大于1时,表示角度增加,图像左右收缩;伸缩系数k小于1时,表示角度减小,图像左右拉伸。
3. 正切函数的伸缩变换:y = tan(kθ) = tanθ / k伸缩系数k大于1时,表示角度增加,图像上下收缩;伸缩系数k小于1时,表示角度减小,图像上下拉伸。
函数的伸缩平移变换的规律函数的伸缩平移变换是数学中研究的一个重要问题,它描述了函数图像在坐标系中的变换规律。
通过对函数进行伸缩和平移操作,可以改变函数的形状、位置和大小,从而得到新的函数图像。
本文将详细介绍函数的伸缩平移变换的规律及其应用。
一、函数的伸缩变换规律1. 水平方向的伸缩变换当函数的自变量(x)乘以一个正数(a)时,函数的图像会在水平方向上发生伸缩变换。
当a>1时,函数的图像会被压缩;当0<a<1时,函数的图像会被拉伸。
伸缩的倍数为|a|,伸缩的中心为y轴。
例如,对于函数y=f(x),当x变为ax时,函数的图像会在水平方向上发生变化,新函数为y=f(ax)。
如果a>1,则图像会被压缩;如果0<a<1,则图像会被拉伸。
2. 垂直方向的伸缩变换当函数的因变量(y)乘以一个正数(b)时,函数的图像会在垂直方向上发生伸缩变换。
当b>1时,函数的图像会被拉伸;当0<b<1时,函数的图像会被压缩。
伸缩的倍数为|b|,伸缩的中心为x轴。
例如,对于函数y=f(x),当y变为by时,函数的图像会在垂直方向上发生变化,新函数为y=bf(x)。
如果b>1,则图像会被拉伸;如果0<b<1,则图像会被压缩。
二、函数的平移变换规律1. 水平方向的平移变换当函数的自变量(x)加上一个常数(c)时,函数的图像会在水平方向上发生平移变换。
当c>0时,函数的图像会向左平移;当c<0时,函数的图像会向右平移。
例如,对于函数y=f(x),当x变为x+c时,函数的图像会在水平方向上发生变化,新函数为y=f(x+c)。
如果c>0,则图像会向左平移;如果c<0,则图像会向右平移。
2. 垂直方向的平移变换当函数的因变量(y)加上一个常数(d)时,函数的图像会在垂直方向上发生平移变换。
当d>0时,函数的图像会向上平移;当d<0时,函数的图像会向下平移。
函数图像的变换及应用函数图像的变换指的是通过对函数图像进行一系列的操作,使得原函数图像在坐标系中发生平移、伸缩、翻折等变化,从而得到新的函数图像。
这些变换可以通过改变函数的参数或者利用一些特定的变换公式来实现。
函数图像的变换有很多种,下面列举几种常见的变换及其应用:1. 平移变换:平移变换是将函数图像在坐标系上沿着横轴或者纵轴方向进行移动。
对于函数y=f(x),平移变换可以表示为y=f(x-a)+b,其中a表示横向平移的距离,b表示纵向平移的距离。
平移变换的应用场景有很多,例如对于温度变化的曲线图,可以通过平移变换来调整图像在时间轴上的位置,实现对曲线的观察和比较。
2. 伸缩变换:伸缩变换是改变函数图像的尺度,使得函数图像的宽度或者高度发生变化。
对于函数y=f(x),伸缩变换可以表示为y=a*f(bx),其中a控制纵向的伸缩比例,b控制横向的伸缩比例。
伸缩变换可以用来调整图像的大小,使得函数曲线更加清晰或者适应特定的分析需求。
3. 翻折变换:翻折变换是将函数图像沿着坐标轴进行翻转。
对于函数y=f(x),翻折变换可以表示为y=-f(x)(沿着x轴翻折)或者y=f(-x)(沿着y轴翻折)。
翻折变换可以用来分析函数的对称性质,例如判断函数是否关于x轴或者y轴对称。
4. 拉伸变换:拉伸变换是通过改变函数图像的形状来实现对函数的变换。
拉伸变换可以是横向拉伸或者纵向拉伸。
对于函数y=f(x),横向拉伸可以表示为y=f(cx),纵向拉伸可以表示为y=c*f(x),其中c是大于1的常数。
拉伸变换可以用来调整图像的形状,使得函数曲线更加符合实际情况或者更容易进行分析。
5. 压缩变换:压缩变换与拉伸变换相反,是通过改变函数图像的形状来实现对函数的变换。
压缩变换可以是横向压缩或者纵向压缩。
对于函数y=f(x),横向压缩可以表示为y=f(x/c),纵向压缩可以表示为y=(1/c)*f(x),其中c是大于1的常数。
压缩变换可以用来调整图像的形状,使得函数曲线更加符合实际情况或者更容易进行分析。
(完整版)直角坐标系中的变换知识点归纳总结直角坐标系中的变换知识点归纳总结直角坐标系是一个用于描述平面或空间中点位置的坐标系统,常见的变换包括平移、旋转和缩放。
下面是与直角坐标系变换相关的几个知识点的总结:平移变换平移变换是指将一个点沿着指定方向和距离移动。
在二维直角坐标系中,平移操作可以表示为:x' = x + dxy' = y + dy其中,(x, y)是原始点的坐标,(x', y')是移动后的点的坐标,dx 和dy分别是沿x轴和y轴的平移距离。
在三维直角坐标系中,平移操作可以表示为:x' = x + dxy' = y + dyz' = z + dz旋转变换旋转变换是指将一个点围绕某个中心点按照指定角度进行旋转。
在二维直角坐标系中,旋转操作可以表示为:x' = x * cosθ - y * sinθy' = x * sinθ + y * cosθ其中,(x, y)是原始点的坐标,(x', y')是旋转后的点的坐标,θ是旋转角度。
在三维直角坐标系中,旋转操作可以使用旋转矩阵来表示,旋转矩阵的计算涉及到复杂的线性代数运算。
缩放变换缩放变换是指将一个点按照指定比例进行放大或缩小。
在二维直角坐标系中,缩放操作可以表示为:x' = x * sxy' = y * sy其中,(x, y)是原始点的坐标,(x', y')是缩放后的点的坐标,sx 和sy分别是沿x轴和y轴的缩放比例。
在三维直角坐标系中,缩放操作可以表示为:x' = x * sxy' = y * syz' = z * sz变换组合在实际应用中,常常需要将多个变换组合在一起进行操作。
变换的组合顺序会影响最终结果。
通常,变换的顺序是从右到左进行计算。
例如,如果要先进行平移,再进行旋转,最后进行缩放,可以表示为:(x', y') = S * R * T * (x, y)其中,T表示平移变换,R表示旋转变换,S表示缩放变换。
直角坐标系中的变换知识点归纳总结1.平移变换:平移是直角坐标系中最简单的变换之一,它保持点的形状和大小不变,只改变其位置。
平移变换可以表示为(X',Y')=(X+a,Y+b),其中(a,b)是平移的位移向量。
2.缩放变换:缩放是改变图形大小的变换,可以将图形按照比例放大或缩小。
缩放变换可以表示为(X',Y')=(sX,sY),其中s是缩放的因子。
3. 旋转变换:旋转是将图形绕着一个固定点旋转一定角度的变换。
旋转变换可以表示为(X', Y') = (Xcosθ - Ysinθ, Xsinθ + Ycosθ),其中θ是旋转的角度。
4.矩阵变换:矩阵变换是直角坐标系中一种通用的线性变换方法,可以表示平移、缩放、旋转和剪切等复合变换。
矩阵变换可以用一个2×2的矩阵表示,对于一个点(X,Y)的变换,可以表示为(X',Y')=(a11X+a12Y,a21X+a22Y),其中矩阵A=[a11a12;a21a22]表示变换的系数。
5.对称变换:对称变换是指将图形绕着一个直线对称成对称图形的变换。
常见的对称变换包括关于x轴对称、y轴对称、原点对称、直线对称等,对称变换可以通过变换矩阵来表示。
6.剪切变换:剪切变换是指将图形按照一定比例沿着一些方向延伸或收缩的变换。
剪切变换可以表示为(X',Y')=(X+aY,Y+bX),其中(a,b)是两个剪切因子。
7.一般线性变换:一般线性变换是指包括平移、旋转、缩放、剪切等多种变换同时进行的复合变换。
一般线性变换可以表示为(X',Y')=(aX+bY+c,dX+eY+f),其中(a,b,c,d,e,f)是六个变换系数。
8.坐标轴变换:坐标轴变换是指将直角坐标系中的坐标轴按照一定角度旋转或者倾斜得到的新的坐标系。
在坐标轴变换中,点的坐标可以通过坐标轴旋转矩阵或者倾斜矩阵来进行变换。
平面直角坐标系中的平移与仿射变换教案一、教学目标1.理解平面直角坐标系的基本概念和特点;2.掌握平面直角坐标系中的平移和仿射变换的定义,以及其对坐标或图像的影响;3.学会使用数学语言描述平移和仿射变换的过程;4.在生活中运用平移和仿射变换解决实际问题。
二、教学内容1.平面直角坐标系的基本概念和特点(1)平面直角坐标系的定义、性质;(2)坐标系中点及其表示方法。
2.平移变换(1)平移变换的定义、特点;(2)平移变换的坐标变换公式;(3)平移变换对坐标的影响;(4)平移变换的图像。
3.仿射变换(1)仿射变换的定义、特点;(2)仿射变换的坐标变换公式;(3)仿射变换对坐标的影响;(4)仿射变换的图像。
4.平移和仿射变换在实际生活中的应用(1)平移和仿射变换在设计中的应用;(2)平移和仿射变换在地图绘制中的应用;(3)平移和仿射变换在众多实际问题中的应用。
三、教学过程1.导入环节(1)教师通过介绍平面直角坐标系的前置知识,引导学生思考坐标系的概念和特点;(2)巩固并强调生活中遇到坐标系的情况,引导学生发现坐标系的普遍应用。
2.解决问题环节(1)展示生活中实际问题的图片,引导学生思考如何使用平移和仿射变换解决问题;(2)让学生自己尝试使用平移和仿射变换进行处理,并向其他同学展示。
3.表述环节(1)教师讲解平移和仿射变换的定义及坐标变换公式,通过实例和模型引导学生理解;(2)结合生活实际问题,让学生用数学语言描述平移和仿射变换的过程。
4.演示环节(1)教师现场演示平移和仿射变换的过程,并在黑板上展示效果;(2)教师通过多组旧的和新的图片交替进行演示,使学生更加真实地感受差异性。
5.练习环节(1)教师让学生在课堂上,以小组为单位,完成一些基本练习题以及与实际应用相关的练习题;(2)教师在课堂上发现学生习题中的疑惑。
6.巩固环节(1)教师总结课堂内容,强调关键知识点;(2)教师以课堂中出现的问题为导向,与学生进行深度交流。
初中数学知识归纳三角函数的基本变换与性质三角函数是数学中的重要概念之一,它在初中数学学科中也占有重要地位。
了解三角函数的基本变换与性质对于学生打下坚实的数学基础非常重要。
本文将对初中数学中三角函数的基本变换与性质进行归纳总结。
一、正弦函数与余弦函数的基本变换与性质1. 基本变换正弦函数和余弦函数都是周期函数,它们的图像在平面直角坐标系中表现出一定的规律。
- 平移变换:对于正弦函数和余弦函数的图像,当自变量增加或减少一个周期时,图像会向左或向右平移。
这是因为正弦函数和余弦函数的周期是固定的。
- 垂直方向的伸缩:正弦函数和余弦函数的图像在垂直方向上也会有伸缩变换。
通过改变函数的振幅值(即函数的最大值和最小值的差异),可以实现对图像的垂直伸缩变换。
2. 基本性质- 周期性:正弦函数和余弦函数的周期都是360度或2π。
换句话说,当自变量增加或减少360度或2π时,函数的值会重复。
- 范围:正弦函数和余弦函数的值在闭区间[-1, 1]内变动。
也就是说,对于任何一个角度,正弦函数的值和余弦函数的值都不会超过-1和1。
二、正切函数与余切函数的基本变换与性质1. 基本变换正切函数和余切函数也是周期函数,它们的图像在平面直角坐标系中表现出一定的规律。
- 平移变换:正切函数和余切函数的图像在自变量增加或减少π时,会向左或向右平移。
这是因为正切函数和余切函数的周期是π。
- 垂直方向的伸缩:正切函数和余切函数的图像在垂直方向上也会有伸缩变换。
通过改变函数的振幅值,可以实现对图像的垂直伸缩变换。
2. 基本性质- 周期性:正切函数和余切函数的周期都是π。
也就是说,当自变量增加或减少π时,函数的值会重复。
- 水平渐近线:正切函数和余切函数都有水平渐近线,即当自变量趋于某些特定值时,函数值趋于无穷大或无穷小。
三、基本变换与性质的应用举例1. 应用举例:在三角函数的学习中,我们经常需要根据给定的变换规律绘制函数图像,或者根据函数图像求解相关问题。
1.1 直角坐标系中的平移变换与伸缩变换目标:平移变换与伸缩变换的应用与理解一.直角坐标系1.直线上,取定一个点为原点,规定一个长度为单位长度,规定直线的一个方向为正方向。
这样我们就建立了直线上的坐标系 (即数轴)。
它使直线上任意一点P 都可以由惟一的实数x 来确定。
2.平面上,取定两条互相垂直的直线作为x 、y 轴,它们的交点作为坐标原点,并规定好长度单位和这两条直线的正方向。
这样我们就建立了平面直角坐标系。
它使平面上任意一点P 都可以由惟一的二元有序实数对),(y x 来确定。
3.在空间中,选择三条两两垂直且交于一点的直线,以这三条直线分别作为x 、y 、z 轴,它们的交点作为坐标原点,并规定好长度单位和这三条直线的正方向。
这样我们就建立了空间直角坐标系。
它使空间中任意一点P 都可以由惟一的三元有序实数对),,(z y x 来确定。
事实上,直线上所有点的集合与全体实数的集合一一对应;平面上所有点的集合与全体二元有序数对),(y x 的集合一一对应;空间中所有点的集合与全体三元有序数对),,(z y x 的集合一一对应.二.平面直角坐标系中图形的平移变换 1.平移变换在平面内,将图形F 上所有点按照同一个方向,移动同样长度,称为图形F 的平移。
若以向量a表示移动的方向和长度,我们也称图形F 按向量a平移.在平面直角坐标系中,设图形F 上任意一点P 的坐标为),(y x ,向量),(k h a =,平移后的对应点为),(y x P '''.则有:),(),(),(y x k h y x ''=+即有:⎩⎨⎧'=+'=+y k y x h x .因此,我们也可以说,在平面直角坐标系中,由⎩⎨⎧'=+'=+y k y x h x 所确定的变换是一个平移变换。
因为平移变换仅改变图形的位置,不改变它的形状和大小.所以,在 平移变换作用下,曲线上任意两点间的距离保持不变。
例1.①.已知点)3,4(-P 按向量)5,1(=a平移至点Q ,求点Q 的坐标;②.求直线01223:=+-y x l 按向量)3,2(-=a平移后的方程。
一般地我们有如下关于平移变换的结论:①.将点),(y x P 按向量),(00y x a =平移, 所得点P '的坐标为:),(00y y x x P ++'.②.将曲线0),(:=y x f C 按向量),(00y x a =平移, 所得曲线C '的方程为0),(:00=--'y y x x f C .注:点)3,4(-P 按向量)5,1(=a平移,得点)53,14(++-'P ,即:)8,3(-'P ;直线01223:=+-y x l 按向量)3,2(-=a平移,得直线012)3(2)2(3:=++--'y x l ,即:023:=-'y x l .2.有关曲线平移的一般性结论①.直线0:=+by ax l ,按向量),(00y x a =平移后得直线0)()(:00=-+-'y y b x x a l . → 过点),(00y x .②.曲线222:r y x C =+,按向量),(00y x a = 平移后得 曲线22020)()(:r y y x x C =-+-' → 中心为),(00y x .③.曲线1:2222=+by a x C ,按向量),(00y x a = 平移后得曲线1)()(:22220=-+-'by y a x x C → 中心为),(00y x .④.曲线1:2222=-by a x C ,按向量),(00y x a = 平移后得曲线1)()(:2020=---'y y x x C → 中心为),(y x .⑤.曲线px y C 2:2=,按向量),(00y x a =平移后得曲线)(2)(:020x x p y y C -=-' → 顶点为),(00y x .例2.说明方程01118169422=-+-+y x y x 表示什么曲线,求这个曲线的顶点、中心、焦点、渐近线和离心率.三.平面直角坐标系中的伸缩变换 1. 伸缩变换例3.我们已经知道,方程x y 2sin =所表示的曲线可以看作由方程x y sin =所表示的曲线上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的21得到的曲线;同理,将方程x y 2s i n =所表示的曲线上所有点的纵坐标保持不变,而横坐标变为原来的2倍,也可以得到方程x y sin =所表示的曲线. 这也就是说,方程x y 2sin =所表示的曲线可以通过伸缩变换得到方程x y sin =所表示的曲线.实际上,设y y x x '='=,2,则x y 2sin = 可以化为 x y '='sin .由⎩⎨⎧'='=y y x x 2 ,所确定的变换,是曲线上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,也可以称为曲线按伸缩系数为2向着y 轴的伸缩变换(这里),(y x P 是变换前的点,),(y x P '''是变换后的点).一般地,由⎩⎨⎧'='=y y x x λ ,所确定的伸缩变换,是按伸缩系数为λ向着y 轴的伸缩变换(当λ>1时,表示伸长;当λ<1时,表示压缩),即曲线上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的λ倍(这里),(y x P 是变换前的点,),(y x P '''是变换后的点).同理,由⎩⎨⎧'='=y y x x μ ,所确定的伸缩变换,是按伸缩系数为μ向着x 轴的伸缩变换(当μ>1时,表示伸长;当μ<1时,表示压缩),即曲线上所有点的横坐标不变,纵坐标变为原来的μ倍(这里),(y x P 是变换前的点,),(y x P '''是变换后的点).由⎩⎨⎧'='=y y x x λμ ,所确定的伸缩变换,是按伸缩系数λ向着x 轴和按伸缩系数μ向着y 轴的伸缩变换(当1>λ时,表示伸长,1<λ时,表示压缩;当1>μ时,表示伸长,当μ<1时,表示压缩),即曲线上所有点的横坐标和纵坐标分别变为原来的λ倍和μ倍(这里),(y x P 是变换前的点,),(y x P '''是变换后的点).在伸缩变换中,曲线上任意两点间距离的不变性已不存在.那么缩变换有什么特征呢?我们来考察直线与圆在伸缩变换作用下的变化.例4.对下列曲线向着x 轴进行伸缩变换,伸缩系数是41=k . ①.0632=-+y x ;②.1622=+y x .(设),(y x P 是变换前的点,),(y x P '''是变换后的点).注:①.直线0632=-+y x 经过伸缩变换后的方程为036=-+y x , 它仍然表示一条直线;②.圆1622=+y x 经过伸缩变换后的方程为122=+y x ,它变为椭圆.2.有关曲线伸缩变换的一般性结论①.直线经过伸缩变换后,仍是直线.因此,在伸缩变换作用下,点的共线性质保持不变。
②.曲线0),(:=y x f C 在伸缩变换⎩⎨⎧'='=y y x x λ(或⎩⎨⎧'='=y y x x μ或⎩⎨⎧'='=y y x x μλ)作用下(1,>μλ时表示拉伸,1,<μλ时表示压缩),所得曲线C '的方程为::C '0),1(=y x f λ(或0)1,(=y x f μ或0)1,1(=y x f μλ).③.曲线0),(:=y x f C 上各点的横坐标(或纵坐标、或横坐标和纵坐标)压缩为原来的λ1,可得曲线:C '0),(=y x f λ (或0),(=y x f λ或0),(=y x f λλ,1>λ时表示压缩,1<λ时表示拉伸).例5.设曲线x y C 2log :=,1log :21-=x y C ,x y C 22log 32:=,9log log 2:223-=x y C .由曲线C 经过何种变换可以得到曲线1C 、2C 、3C .例6.设1M 是),(111y x A 与),(221y x B 的中点,经过伸缩变换⎩⎨⎧'='=y y k x x k 21后,它 们分别为222,,B A M ,求证:2M 是22B A 的中点.(设),(y x P 是变换前的点,),(y x P '''是变换后的点).四.典型例题1.两个定点的距离为4,点M 到这两个定点的距离的平方和为16,则点M 的轨迹是 ( ) A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线2.将函数x y sin =图象上所有点的横坐标扩大为原来的2倍,纵坐标拉伸为原来的2倍,得到的函数图象的解析式为 ( ) A.x y 2sin 21=B.x y 21sin 21=C.x y 2sin 2=D.x y 21sin 2=3.将点)2,2(-P 变换为点)1,6(-'P 所用的伸缩变换公式是 ( )A.⎪⎩⎪⎨⎧='='yy x x 231 B.⎪⎩⎪⎨⎧='='y y x x 321 C.⎪⎩⎪⎨⎧='='y y x x 213 D.⎩⎨⎧='='y y x x 234.①已知点)3,2(-P 按向量)4,1(-=a平移至点Q ,求点Q 的坐标;②已知点)2,3(-P 按向量a 平移至点)0,2(Q ,求平移向量a.5.将对数函数x y 3log =曲线的横坐标拉伸为原来的2倍, 求所得曲线的方程.6.在同一直角坐标系中,已知伸缩变换⎩⎨⎧='='y y x x 23:ϕ. ①.求点)2,31(-A 经过ϕ变换所得到的点A '的坐标; ②.点B 经过ϕ变换得到点)21,3(-'B ,求点B 的坐标 ③.求直线x y l 6:=经过ϕ变换后所得到的直线l '的方程;④.求双曲线164:22=-y x C 经过ϕ变换后所得到的曲线C '的焦点坐标.7.在平面直角坐标系中求将曲线1:22=+y x C 变为曲线149:22='+''y x C 的伸缩变换.8.方程07161843:22=++-+y x y x C 表示何种曲线,求它的中心坐标、焦点坐标、准线方程、离心率.五.课外练习六.补充练习1.将点),(y x P 的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标压缩为原来的31,得到点P '的坐标为 ( )A.)3,2(y xB.)3,2(y xC.)2,3(y x D.)2,3(y x2.曲线C 经过伸缩变换⎪⎩⎪⎨⎧='='y y xx 31后得到曲线C '的方程为)2(log 2+=x y , 则曲线C 的方程为 ( )A.)2(log 312+=x y B.)2(log 32+=x y C.)231(log 2+=x y D.)23(log 2+=x y3.①已知点)2,3(-P 按向量)4,1(-=a平移至点Q ,求点Q 的坐标;②已知点)3,1(P 按向量a 平移至点)1,3(Q ,求向量a.4.写出曲线按向量)3,4(-平移后的方程. ①.0543=+-y x ; ②.x y 82=5.求下列方程所表示的曲线的顶点、焦点、中心及准线方程.①.884422=-+-y x y x ; ②.05242=++-y x y .6.对下列曲线向着y 轴进行伸缩变换,伸缩系数21=k . ①.x y 3sin 2=;②.14822=-yx .7.对012422=++-+y x y x 曲线向着x 轴进行伸缩变换,伸缩系数2=k .8.在平面直角坐标系中求将曲线0142:22=+--+y x y x C 变为曲线012444:22=+'-'-'+''y x y x C 的伸缩变换.。