坐标变换与参数方程.ppt

江苏省职业学校数学 主编：马复 王巧林 教材培训 第16章 坐标变换与参数方程 邓旭萍 第17章 复数及其应用 第16章 坐标变换与参数方程 本章通过介绍平面直角坐标系坐标 轴的平移和旋转、参数方程及其应用， 为以下几类问题找到了一个较为满意的 解决方法。 第16章 坐标变换与参数方程 在数控机床上加工工件时，会用到“工件坐 标系”和“机床坐标系”，同一个工件的坐 标怎样在这两个不同坐标系中实行转换呢？ 在前面的学习中我们看到，有些曲线的方 程式较为复杂，能否让这些方程的形式变 得简单些呢？ 第16章 坐标变换与参数方程 有些曲线的方程是无法直接用平面直 角坐标系的变量来表示的，能不能将 这些曲线用另一种形式的方程表示出 来呢？ 理解平面直角坐标系坐标轴平移和旋转 的概念，会用坐标变换公式进行新原坐 标间的转换，会利用坐标轴平移化简曲 线方程。 一、本章教学目标 ： 了解参数方程的概念，会在给定参数的 条件下求简单的参数方程，能把曲线的 参数方程化为普通方程。 第16章 坐标变换与参数方程 认识一些常用曲线的参数方程。 一、本章教学目标 ： 了解平面直角坐标系坐标轴平移在数控 机床上加工工件中的应用。 第16章 坐标变换与参数方程 第16章 坐标变换与参数方程 人在不同的位置观察同一个事物得到的印象往 往是不一样的，同一个点的坐标和同一条曲线的方 程，虽然位置、形状和大小没有改变，但是如果置 于不同的坐标系，这些坐标和方程也会随之改变。 为了理清由一个坐标系到另一个坐标系的变换所带 来的点的坐标和曲线方程的变化，本章引入了坐标 变换的概念。坐标变换是化简曲线方程，以便讨论 曲线的性质和画出曲线的一种重要方法。 二、本章设计思路 坐标轴平移 坐标轴的旋转 参数方程并附有常见几何曲线表 第16章 坐标变换与参数方程 “坐标轴平移”的基本思路：从讨论同一个点在两 个不同坐标系中坐标之间的关系出发，引入坐标 平移的概念，导出两组坐标变换公式，并用来化 简曲线的方程。为加深学生对坐标轴平移概念的 理解，也为有关专业学习专业课程作铺垫，例4和 例5中举了数控机床上加工工件的实例。 第16章 坐标变换与参数方程 “坐标轴旋转”的基本思路：本节应用三角函数 中两角和的正弦与余弦的公式推导了坐标轴旋转 的坐标变换公式，只介绍了用新坐标表示原坐标 的公式。例2的旋转角不是特殊角，是为了让学生 使用计算器学习用近似计算解题的方法。 第16章 坐标变换与参数方程 “参数方程”的基本思路：本节从最简单 的参数方程直线的参数方程着手，引入 用消参数的方法将曲线的参数方程化为普通 方程的方法。 第16章 坐标变换与参数方程 16.1坐标轴平移 4课时 三、课时安排建议 16.2坐标轴的旋转 2课时 第16章 坐标变换与参数方程 16.3 参数方程 3课时 复习 2课时 四、教学建议 第16章 坐标变换与参数方程 变 换 四、教学建议 第16章 坐标变换与参数方程 本章自始至终贯穿着变换的思想，变换 是重要的数学思想方法；在推导坐标变 换公式时，教材采用从特殊到一般，通 过推导、归纳，最后得出结论的方法， 教学时要注意结合各部分内容，让学生 切实掌握和理解这种方法。 四、教学建议 第16章 坐标变换与参数方程 坐标轴平移与坐标轴旋转是两种坐标变 换的方法，二者有共同点也有不同点， 教学时应注意进行比较。 坐标旋转一节是选学内容，可根据学生 的情况、教学进度和专业要求决定取舍 。 四、教学建议 第16章 坐标变换与参数方程 教材对求曲线的参数方程没有做过多的 叙述，也未提更高的要求；教学中不应 加大难度和添加过多的内容，不应过分 强调理性而忽视实践的教学。 本章的重点是： 1坐标轴平移，点的新坐标系坐标和原坐 标系坐标的计算 2利用坐标轴平移化简曲线方程 3把曲线的参数方程化为普通方程 第16章 坐标变换与参数方程 坐标轴平移和旋转的公式的运用 难点 参数方程化为普通方程 第16章 坐标变换与参数方程 五、各节内容要点、教学目标 及环节设计 第16章 坐标变换与参数方程 161坐标轴平移 第16章 坐标变换与参数方程 内容要点 16.1 坐标轴平移 本节主要介绍平面直角坐标系坐标轴平 移的概念；介绍在坐标轴平移中，点的 坐标变化及坐标变换公式，并用坐标平 移的变换公式简化曲线方程 。 教学目标 16.1 坐标轴平移 1掌握坐标轴平移坐标变换公式 ，会求点的新系坐标或原坐标系 坐标，会用坐标轴平移公式化简 曲线方程 。 教学目标 16.1 坐标轴平移 2平移公式的两种形式运用时易产 生混淆，教学中应通过实例让学生 自己领会并及时加以小结，掌握其 规律，加强公式的记忆并培养灵活 运用知识的能力。 重点： 16.1 坐标轴平移 坐标平移的概念及其坐标变换公式 利用坐标平移化简曲线方程 坐标平移在数控机床加工工件中的实 际应用 难点： 16.1 坐标轴平移 坐标变换公式的应用 数控机床加工工件中实际问题的数 学化 环节设计 16.1 坐标轴平移 6 9 16.1 坐标轴平移 探究 （1）如图2-1，以O为原点，A 点的坐标是什么？以 为原点，A点 的坐标是什么？ OA 0123x 图2-1 16.1 坐标轴平移 探究 （2）如图2- 2，在xoy坐标系中 ，B点的坐标是什 么？在 坐标 系中，B点的坐标 是什么？ O B -1 1 2 y x 图2-2 1 2 16.1 坐标轴平移 定义 一般地，只改变坐标原点 的位置，而不改变坐标轴的 方向与单位长度的坐标系的 变换，叫做坐标轴的平移。 例1 如图2-3，坐标系是原坐标系xoy 平移后得到的一个新坐标系，在xoy坐 标系中的坐标是（-2，-1），分别写 出点A、B、C、D在各坐标系中的坐 标。 O B -11 2 y x 图2-3 1 2 -2-3 -1 A CD 解 (1)将图2-3中的 与 轴擦除 ： O B -11 2 y x 图2-3 1 2 -2-3 -1 A C D 由此得： O B -11 2 y x 1 2 -2-3 -1 A CD 点ABCD 坐标系xoy中的坐 标 （1，0 ） （-2，1 ） （0，-1 ） （-1，-1 ） 解 (2)将图2-3中的 与 轴擦除 ： O B -11 2 y x 图2-3 1 2 -2-3 -1 A CD 得 ： B 1 2 1 2 -1 A CD 3 由此得:点A、B、C、D在坐标系 中的坐标 ： 坐标系 点ABCD 中的坐 标 （3，1 ） （0，2 ） （2，0 ） （1，0） 16.1 坐标轴平移 练习如图，坐标系 是原坐标系xoy平移后 得到的一个新坐标系， 在xoy坐标系中的坐标 是（3，1），分别写出 点A、B、C、D在各坐 标系中的坐标。 O B - 1 12 y x 1 2 - 2 3 - 1 A C D 16.1 坐标轴平移 结论一般地，若坐标系xoy平移至新 坐标系 ， 在原坐标系xoy中的 坐标是（ ，），则易得坐标轴平移 的坐标变换公式： 或 16.1 坐标轴平移 例2 已知坐标平移，原点移至 ，利用坐标平移的坐标变换公式， 求下列各点在新坐标系中的坐标： A(0,8)； B(1,2)； C(6,0)； D(-1，-2)； E(-5,7). 16.1 坐标轴平移 问题解决 已知点A在xoy坐标系中 的坐标是(-3,1)，在新坐标系 中的坐标是(4,2)，问原点o移到 什么位置上去了(即 在原坐标 系xoy中的坐标是（ ，）是什 么)？ 16.1 坐标轴平移 练习 例3 问题解决 练习 化简曲线 方程 16.1 坐标轴平移 建议：让学生看一段数控机床加 工工件的视频，使学生对数 控机床有一个直观的感知与 较形象的理解。 16.1 坐标轴平移 例4 例5 练习 16.1 坐标轴平移 162 坐标轴旋转 第16章 坐标变换与参数方程 内容要点 16.2 坐标轴旋转 本节主要介绍平面直角坐标系坐标 轴旋转的概念；介绍在坐标轴旋转 中，点的坐标变化及坐标变换公式 （用原坐标表示新坐标）。 教学目标、重点与难点 16.2 坐标轴旋转 1知道坐标轴旋转的坐标变换公 式，会求点的新系坐标 2本节的教学重点是坐标轴旋转的 公式，教学难点是坐标轴旋转中点 的新系坐标 教学目标、重点与难点 16.2 坐标轴旋转 3本节只介绍了坐标轴旋转的 坐标变换公式： 适用于求点在新坐标系中的坐标 教学目标、重点与难点 16.2 坐标轴旋转 至于另一组坐标变换公式： 只在学习指导书中作了介绍 。 教学目标、重点与难点 16.2 坐标轴旋转 4例题2中用到了近似计算，中 职数学教学的一项重要的任务是 培养学生近似计算的能力，这样 的例题要让学生利用计算器来完 成。 环节设计(流程图) 16.2 坐标轴旋转 观观看图图形旋转转的图图片 ， 理解旋转转的概念。 学生例举举生活中图图形 旋转转的例子 环节设计(流程图) 16.2 坐标轴旋转 “探究”：坐标标旋转转特殊角 。(利用几何图图形求解) 坐标标旋转转角度为为任意角 推导导坐标标旋转转的变换变换 公式 ： 由学生动 手完成 采用互动方 式，加深记 忆 验 证 环节设计(流程图) 16.2 坐标轴旋转 举举例：例1，例2。 练习练习 ：1,2 举举例：例3。 练习练习 ：3 例2、练习2是利 用计算器求解近 似值的，教师可 参见第一册教材 ，给学生列出计 算器操作的步骤 表。 参见第一节 数控机床加 工工件知识 环节设计(流程图) 16.2 坐标轴旋转 1“问题问题 解决” 2坐标标旋转转中，已知点 在新坐标标系中的坐标标， 求点在原坐标标系中的坐 标标 3小结结、布置作业业 提高部分， 在学生能力 允许的情况 下，可由学 生自己推导 出来 16.3 参数方程 第16章 坐标变换与参数方程 内容要点 16.3 参数方程 本节介绍了参数方程的概念，简单 的曲线参数方程的求法，直线的参 数方程和圆心在原点在圆的参数方 程及参数方程化为普通方程的方法 。 教学目标、重点、难点 16.3 参数方程 1本节的教学重点是参数方程的 概念、在给定参数的条件下会求 简单的参数方程和把曲线的参数 方程化为普通方程 。 教学目标、重点、难点 16.3 参数方程 2本节教学难点求曲线的参数方程 。 3以直线方程为例，让学生了解同 一条曲线由于参数的不同，方程可 能会不同 。 教学目标、重点、难点 16.3 参数方程 4知道直线的参数方程和圆心在坐 标原点，半径为R的圆的参数方程 。 教学目标、重点、难点 16.3 参数方程 5不是所有曲线的参数方程都能化为普通方程的 ，我们只能将一些简单的参数方程化为普通方程； 将参数方程化为普通方程时要消去参变量，常用的 方法是代入消元法和加减消元法。加减消元法中经 常使用一些三角恒等式；将曲线的参数方程化成普 通方程的时候，对变量的取值范围不作讨论 。 教学目标、重点、难点 16.3 参数方程 6教学中要应用教学课件或教具， 使学生了解曲线的由来并对一些曲 线有直观的认识 。 环节设计 16.3 参数方程 通过生活实例引入，让 学生知晓建立参数方程的必 要性。 环节设计 16.3 参数方程 实例 (可根据学生生活的环境，选择他 们熟悉的例子)一自行车车轮的轮边上按装 了一个小彩灯，当夜晚自行车沿着直线行 走(车轮是滚动，不是滑动)时，我们看到 的小彩灯的轨迹方程是什么？(假设自行车 车轮的半径是a.) 环节设计 16.3 参数方程 解建立如图所示的坐标系： O y x a N M P t x y 环节设计 16.3 参数方程 分析 假设车轮滚动后小彩灯从O点到 了M(x,y)点，此时半径与竖直线NP的夹 角为t. 则可以得到：(请学生完成) 线段ON的长等于弧段MN的长，等于at. 环节设计 16.3 参数方程 M点的坐标： 这就是小彩灯的轨迹方程。 环节设计 16.3 参数方程 从具体到抽象，从“探究”引出参 数方程的概念。表明参数方程是表示 曲线的一种重要形式。选择适当的参 数是本节学习的一个重点。 环节设计 16.3 参数方程 探究 如图2-10，直线的方程是 ， 为直线上任意一点，现设有向线段OP的数 量是 ，请分别写出坐标 、 与变量 的关系式： O y x 图2-10 y=x t x y P 环节设计 16.3 参数方程 新知 一般地，如果曲线上的任意点 的坐标 、 能用另一个变量 的 方程组 来表示，则叫这个方程 组是曲线的参数方程，变量 叫做参数。 环节设计 16.3 参数方程 相对于参数方程，我们把前面学过的 描述曲线上点的坐标之间直接关系的 方程 叫做曲线的普通方程 。 环节设计 16.3 参数方程 通过讲练结合、“思考交流”、“ 问题解决”，