對稱問題是高中數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容之一,在高考數(shù)學(xué)試題中常出現(xiàn)一些構(gòu)思新穎解法靈活的對稱問題,為使對稱問題的知識系統(tǒng)化,本文特作以下歸納。
一、點關(guān)于已知點或已知直線對稱點問題
1、設(shè)點P(x,y)關(guān)于點(a,b)對稱點為P′(x′,y′),
x′=2a-x
由中點坐標(biāo)公式可得:y′=2b-y
2、點P(x,y)關(guān)于直線L:Ax+By+C=O的對稱點為
x′=x-(Ax+By+C)
P′(x′,y′)則
y′=y-(AX+BY+C)
事實上:PP′⊥L及PP′的中點在直線L上,可得:Ax′+By′=-Ax-By-2C
解此方程組可得結(jié)論。
。-)=-1(B≠0)
特別地,點P(x,y)關(guān)于
1、x軸和y軸的對稱點分別為(x,-y)和(-x,y)
2、直線x=a和y=a的對標(biāo)點分別為(2a-x,y)和(x,2a-y)
3、直線y=x和y=-x的對稱點分別為(y,x)和(-y,-x)
例1光線從A(3,4)發(fā)出后經(jīng)過直線x-2y=0反射,再經(jīng)過y軸反射,反射光線經(jīng)過點B(1,5),求射入y軸后的反射線所在的直線方程。
解:如圖,由公式可求得A關(guān)于直線x-2y=0的對稱點
A′(5,0),B關(guān)于y軸對稱點B′為(-1,5),直線A′B′的方程為5x+6y-25=0
。郈(0,)
。嘀本BC的方程為:5x-6y+25=0
二、曲線關(guān)于已知點或已知直線的對稱曲線問題
求已知曲線F(x,y)=0關(guān)于已知點或已知直線的對稱曲線方程時,只須將曲線F(x,y)=O上任意一點(x,y)關(guān)于已知點或已知直線的對稱點的坐標(biāo)替換方程F(x,y)=0中相應(yīng)的作稱即得,由此我們得出以下結(jié)論。
1、曲線F(x,y)=0關(guān)于點(a,b)的對稱曲線的方程是F(2a-x,2b-y)=0
2、曲線F(x,y)=0關(guān)于直線Ax+By+C=0對稱的曲線方程是F(x-(Ax+By+C),y-(Ax+By+C))=0
特別地,曲線F(x,y)=0關(guān)于
。1)x軸和y軸對稱的曲線方程分別是F(x,-y)和F(-x,y)=0
。2)關(guān)于直線x=a和y=a對稱的曲線方程分別是F(2a-x,y)=0和F(x,2a-y)=0
。3)關(guān)于直線y=x和y=-x對稱的曲線方程分別是F(y,x)=0和F(-y,-x)=0
除此以外還有以下兩個結(jié)論:對函數(shù)y=f(x)的圖象而言,去掉y軸左邊圖象,保留y軸右邊的圖象,并作關(guān)于y軸的對稱圖象得到y(tǒng)=f(|x|)的圖象;保留x軸上方圖象,將x軸下方圖象翻折上去得到y(tǒng)=|f(x)|的圖象。
例2(全國高考試題)設(shè)曲線C的方程是y=x3-x。將C沿x軸y軸正向分別平行移動t,s單位長度后得曲線C1:
1)寫出曲線C1的方程
2)證明曲線C與C1關(guān)于點A(,)對稱。
(1)解知C1的方程為y=(x-t)3-(x-t)+s
(2)證明在曲線C上任取一點B(a,b),設(shè)B1(a1,b1)是B關(guān)于A的對稱點,由a=t-a1,b=s-b1,代入C的方程得:
s-b1=(t-a1)3-(t-a1)
`b1=(a1-t)3-(a1-t)+s
。郆1(a1,b1)滿足C1的方程
。郆1在曲線C1上,反之易證在曲線C1上的點關(guān)于點A的對稱點在曲線C上
。嗲C和C1關(guān)于a對稱
我們用前面的結(jié)論來證:點P(x,y)關(guān)于A的對稱點為P1(t-x,s-y),為了求得C關(guān)于A的對稱曲線我們將其坐標(biāo)代入C的方程,得:s-y=(t-x)3-(t-x)
`y=(x-t)3-(x-t)+s
此即為C1的方程,`C關(guān)于A的對稱曲線即為C1。
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