高中数学平面直角坐标系

1、高中数学平面直角坐标系第1页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四【学习目标】1回顾在平面直角坐标系中刻画点的位置的方法，体会坐标 系的作用2通过具体例子，了解在平面直角坐标系伸缩变换作用下平 面图形的变化情况3能在极坐标系中用极坐标刻画点的位置，体会在极坐标系 和平面直角坐标系中刻画点的位置的区别，能进行极坐标 和直角坐标的互化4能在极坐标系中给出简单图形(如过极点的直线、过极点或 圆心在极点的圆)的方程通过比较这些图形在极坐标系 和平面直角坐标系中的方程，体会在用方程刻画平面图形 时选择适当坐标系的意义第2页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四5借助具体实

2、例(如圆形体育场看台的座位、地球的经纬 度等)了解在柱坐标系、球坐标系中刻画空间中点的位 置的方法，并与空间直角坐标系中刻画点的位置的方 法相比较，体会它们的区别第3页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四【学习计划】 内容学习重点建议学习时间平面直角坐标系坐标系的选择；坐标法；伸缩变换2课时极坐标系极坐标系；极坐标和直角坐标的互化2课时简单曲线的极坐标方程直线和圆的极坐标方程2课时球坐标系与柱坐标系简介两种坐标系的意义2课时第4页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四【课标要求】1了解平面直角坐标系的组成，领会坐标法的应用2理解平面直角坐标系中的伸缩变换3能够

3、建立适当的直角坐标系，运用解析法解决数学问题第一节平面直角坐标系【核心扫描】1对平面直角坐标系的应用以及坐标法的考查是本节热点2本节内容常与方程、平面几何图形结合命题3理解图形伸缩变换与坐标变换之间的关系(难点)第5页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四1平面直角坐标系 (1)平面直角坐标系的作用：使平面上的点与坐标(有序实数 对)，曲线与方程建立联系，从而实现数与形的结合 (2)坐标法：根据几何对象的特征，选择适当的坐标系，建 立它的方程，通过方程研究它的性质及与其他几何图形的关 系 (3)坐标法解决几何问题的“三步曲”：第一步，建立适当坐 标系，用坐标和方程表示问题中涉及

4、的几何元素，将几何问 题转化成代数问题；第二步，通过代数运算，解决代数问 题；第三步，把代数运算结果“翻译”成几何结论自学导引第6页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四2平面直角坐标系中的伸缩变换 (1)平面直角坐标系中方程表示图形，那么平面图形的伸 缩变换就可归结为坐标伸缩变换，这就是用代数方法研 究几何变换第7页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四想一想如何理解点的坐标的伸缩变换？提示在平面直角坐标系中，变换将点P(x，y)变换到P(x，y)当1时，是横向拉伸变换，当01时，是纵向拉伸变换，当01时，是纵向压缩变换第8页，共44页，2022年，5月20日

5、，9点21分，星期四1坐标系是现代数学中的重要内容，它在数学发展的历史上 起着划时代的作用坐标系的创建，在代数和几何之间架 起了一座桥梁利用坐标系，我们可以方便地用代数的方 法确定平面内一个点的位置，也可以方便地确定空间内一 个点的位置它使几何概念得以用代数的方法来描述，几 何图形可以通过代数形式来表达，这样便可将抽象的代数 方程用形象的几何图形表示出来，又可将先进的代数方法 应用于几何学的研究 建立直角坐标系，数形结合，我们可以解决许多数学问 题，如函数问题就常常需要借助直角坐标系来解决名师点睛第9页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四2解析法解题步骤 第一步：建立适当的坐

6、标系，用坐标和方程表示问题 中涉及的几何元素，将几何问题转化为代数问题； 第二步：通过代数运算，解决代数问题； 第三步：把代数运算的结果“翻译”成几何结论3体会用坐标伸缩变换研究图形伸缩变换的思想方法 (1)平面几何图形的伸缩变换可以归结为坐标伸缩变 换，学习中可结合坐标间的对应关系进行理解 (2)对于图形的伸缩变换问题，需要搞清新旧坐标，区 别x，y和x，y，点(x，y)在原曲线上，点(x，y)在变 换后的曲线上，因此点(x，y)的坐标满足原曲线的方 程，点(x，y)的坐标适合变换后的曲线方程第10页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四【思维导图】第11页，共44页，202

7、2年，5月20日，9点21分，星期四题型一运用坐标法解决解析几何问题第12页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第13页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四解以O1O2的中点O为原点，O1O2所在的直线为x轴，建立如图所示的平面直角坐标系，则O1(2，0)，O2(2，0)【反思感悟】 建立坐标系的几个基本原则：尽量把点和线段放在坐标轴上;对称中心一般放在原点;对称轴一般作为坐标轴第14页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四已知圆C1：(x3)2y21和圆C2：(x3)2y29，动圆M同时与圆C1及圆C2相外切，求动圆圆心M的轨迹方程【变式1

8、】解第15页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四在ABCD中，求证：|AC|2|BD|22(|AB|2|AD|2)思维启迪 解答本题可以运用坐标方法，先在ABCD所在的平面内建立平面直角坐标系，设出点A、B、C、D的坐标，再由距离公式完成证明也可以运用向量的线性运算以及数量积运算加以证明题型二用坐标法解决平面几何问题【例2】第16页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四解 法一坐标法：以A为坐标原点O，AB所在的直线为x轴，建立平面直角坐标系xOy，第17页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第18页，共44页，2022年，5月20日，9点2

9、1分，星期四【反思感悟】 本例实际上为平行四边形的一个重要定理：平行四边形的两条对角线的平方和等于其四边的平方和法一是运用代数方法即解析法实现几何结论的证明的这种“以算代证”的解题策略就是坐标方法的表现形式之一法二运用了向量的数量积运算，更显言简意赅，给人以简捷明快之感第19页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四已知在ABC中，点D在BC边上，且满足|BD|CD|，求证：|AB|2|AC|22(|AD|2|BD|2)【变式2】证明法一以A为坐标原点O，AB所在直线为x轴，建立平面直角坐标系xOy，则A(0，0)，设B(a，0)，C(b，c)，第20页，共44页，2022年，5

10、月20日，9点21分，星期四法二 延长AD到E，使DEAD，连接BE，CE，则四边形ABEC为平行四边形，由平行四边形的两条对角线的平方和等于四条边的平方和得|AE|2|BC|22(|AB|2|AC|2)，即(2|AD|)2(2|BD|)22(|AB|2|AC|2)，所以|AB|2|AC|22(|AD|2|BD|2)第21页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四题型三平面直角坐标系中的伸缩变换【例3】思维启迪 解答本题首先要根据平面直角坐标系中的伸缩变换公式的意义与作用，明确原来的点与变换后的点的坐标，利用方程的思想求解第22页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星

11、期四第23页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第24页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第25页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四【变式3】第26页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第27页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第28页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四方法技巧求解曲线的轨迹方程第29页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第30页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第31页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第

12、32页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第33页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四第34页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四 P3思考 我们以信息中心为基点，用角和距离刻画了点P的位置这种方法与用直角坐标刻画点P的位置有什么区别和联系？你认为哪种方法更方便？ 答直角坐标点的位置用有序数组来刻画两者的联系是都通过数刻画点，体现了数形结合思想在这里，应该使用角和距离刻画点P位置更方便第35页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四 P4探究 你能建立与上述解答中不同的直角坐标系解决这个问题吗？比较不同的直角坐标系下解决问题的

13、过程，你认为建立直角坐标系时应注意些什么？ 答可以建立不同的直角坐标系(例如以点F为坐标原点，OB所在直线为x轴建立直角坐标系)解决问题的过程中，根据几何特点选择适当的直角坐标系的一些规则如果图形有对称中心，可以选对称中心为坐标原点；如果图形有对称轴，可以选对称轴为坐标轴；使图形上的特殊点尽可能多地在坐标轴上第36页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四 P8思考 答椭圆可以变成圆，抛物线变为抛物线，双曲线变为双曲线，圆可以变为椭圆我们可以把圆作为椭圆的特例第37页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四课后习题解答习题1.1(第8页)1解设两定点A、B，以线段A

14、B的中点为原点，AB所 在直线为x轴建立直角坐标系，则A、B的坐标为(3， 0)、(3，0) 设动点为P(x，y)，由已知得到|PA|2|PB|226， 即(x3)2y2(x3)2y226，整理得x2y24. 这就是点M的轨迹方程这是以AB的中点为圆心，2 为半径的圆第38页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四2解以直线l为x轴，过点A与l垂直的直线为y轴建立平 面直角坐标系则点A的坐标为(0，3)设ABC的外 心为P(x，y)，因为P是线段BC的垂直平分线上的点， 所以B、C的坐标分别为(x2，0)，(x2，0) 因为P也在线段AB的垂直平分线上， 整理得x26y50. 这就是所求的轨迹方程第39页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星期四3.证明法一如图所示，AD，BE， CO分别是三角形ABC的三条高，取边 AB所在的直线为x轴，边AB上的高CO 所在的直线为y轴建立直角坐标系设 A，B，C的坐标依次为(a，0)，(b， 0)，(0，c)，第40页，共44页，2022年，5月20日，9点21分，星