2020-2021学年高中数学-第一讲-坐标系-一-平面直角坐标系学案新人教A版选修4-4.doc

2020-2021学年高中数学 第一讲 坐标系 一 平面直角坐标系学案新人教A版选修4-42020-2021学年高中数学 第一讲 坐标系 一 平面直角坐标系学案新人教A版选修4-4年级：姓名：一平面直角坐标系考纲定位重难突破1.理解在平面直角坐标系中刻画点的位置的方法.2.能建立适当的直角坐标系，解决数学问题.重点：平面直角坐标系中点的坐标的伸缩变换. 难点：建立适当的坐标系，运用坐标法解决有关问题.授课提示：对应学生用书第1页自主梳理1平面直角坐标系(1)数轴：规定了原点，正方向和单位长度的直线叫数轴数轴上的点与实数之间可以建立一一对应关系(2)平面直角坐标系：在同一个平面上互相垂直且有公共原点的两条数轴构成平面直角坐标系，简称为直角坐标系通常，两条数轴分别置于水平位置与竖直位置，取向右与向上的方向分别为两条数轴的正方向水平的数轴叫做x轴或横轴，竖直的数轴叫做y轴或纵轴，x轴或y轴统称为坐标轴，它们的公共原点O称为直角坐标系的原点平面直角坐标系上的点与有序实数对(x，y)之间可以建立一一对应关系(3)距离公式与中点坐标公式：设平面直角坐标系中，点P1(x1，y1)，P2(x2，y2)，线段P1P2的中点为P，填表：两点间的距离公式中点P的坐标公式|P1P2|2.平面直角坐标系中的伸缩变换设点P(x，y)是平面直角坐标系中的任意一点，在变换：的作用下，点P(x，y)对应到点P(x，y)，称为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换，简称伸缩变换双基自测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抛物线解析：设两定点分别为A、B，以过A、B两点的直线为x轴，线段AB的中垂线为y轴，建立平面直角坐标系，则A(2,0)，B(2,0)，设动点M(x，y)，则由|MA|2|MB|216，可得：(x2)2y2(x2)2y216，化简得轨迹方程x2y24.故选A.答案：A2ABC的顶点A，B，C的坐标分别为(3，)，(3，)，(0,0)，动点到A，B的距离的平方和等于它到C点的距离的平方，则动点的轨迹方程为()A(x6)2y212B(x6)2y212Cx2(y6)212Dx2(y6)212解析：设动点坐标为(x，y)，则(x3)2(y)2(x3)2(y)2x2y2，整理得(x6)2y212，故选A.答案：A3把方程ycos x变为y cos 4x的伸缩变换公式为_解析：比较两方程知故伸缩变换公式为答案：4在同一平面直角坐标系中，将曲线ycos 2x按伸缩变换后变换为_解析：由得代入曲线ycos 2x，得ycos x，即ycos x.答案：ycos x授课提示：对应学生用书第2页探究一运用坐标法解决平面几何问题例1已知ABCD，求证：|AC|2|BD|22(|AB|2|AD|2)证明方法一解析法以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，则A(0,0)，设B(a,0)，C(b，c)，则AC的中点E(，)，由对称性知D(ba，c)，所以|AB|2a2，|AD|2(ba)2c2，|AC|2b2c2，|BD|2(b2a)2c2，|AC|2|BD|24a22b22c24ab2(2a2b2c22ab)，|AB|2|AD|22a2b2c22ab，所以|AC|2|BD|22(|AB|2|AD|2)方法二向量法在ABCD中，两边平方得|22 ，同理得|22，以上两式相加，得|2|22(|2|2)2()2(|2|2)，即|AC|2|BD|22(|AB|2|AD|2)建立平面直角坐标系的技巧(1)如果平面几何图形有对称中心，可以选对称中心为坐标原点(2)如果平面几何图形有对称轴，可以选择对称轴为坐标轴(3)尽量使平面几何图形上的特殊点在坐标轴上1已知正三角形ABC的边长为a，在平面上求一点P，使|PA|2|PB|2|PC|2最小，并求出此最小值解析：以BC所在直线为x轴，BC的垂直平分线为y轴，建立平面直角坐标系，如图，则A，B，C.设P(x，y)，则|PA|2|PB|2|PC|2x222y22y23x23y2ay3x232a2a2，当且仅当x0，ya时，等号成立所求的最小值为a2，此时P点的坐标为P，即为正三角形ABC的中心探究二用平面直角坐标系解决实际问题例2已知B村庄位于A村庄的正西方向1 km处，原计划在经过B村庄且沿着北偏东60的方向上埋设一条地下管线l，但在A村庄的西北方向400 m处，发现一古代文物遗址W.根据初步勘察的结果，文物管理部门将遗址W周围100 m范围划为禁区试问，埋设地下管线l的计划需要修改吗？解析以A为坐标原点，正东方向和正北方向分别为x轴、y轴，建立如图所示的平面直角坐标系，则A(0,0)，B(1 000,0)由W位于A的西北方向及|AW|400，得W(200，200)由直线l过点B且倾斜角为906030，得直线l的方程是xy1 0000.于是，点W到直线l的距离为d500100()114100，所以埋设地下管线l的计划不需要修改合理建立坐标系的作用合理建立坐标系是解决此类问题的关键，如果坐标系建立的合理，可以简化我们的计算，并且使问题的结论清晰明了、具体形象，反之，将会带来计算的烦琐，结果也不明确2.如图所示，某村庄P处有一堆肥料，今要把此堆肥料沿道路PA或PB送到呈矩形的一块田地ABCD中去，已知PA100 m，PB150 m，BC60 mAPB60，能否在田中确定一条界线，使位于界线一侧的点沿道路PA送肥料较近，而另一侧的点沿PB送肥料较近？如果能，请说明这条界线是什么曲线，并求出它的方程解析：田地ABCD中的点可分为三类：第一类沿PA送肥料较近，第二类沿PB送肥料较近，第三类沿PA或PB送肥料一样远近，由题意知，界线是第三类点的轨迹设M是界线上的任一点，则|PA|MA|PB|MB|，即|MA|MB|PB|PA|50(定值)故所求界线是以A、B为焦点的双曲线的一支，若以直线AB为x轴，线段AB的中点O为坐标原点，建立直角坐标系，则所求双曲线方程为1，其中a25.又2c|AB|50，即c25，b2c2a23 750.因此，双曲线方程为1(25x25，0y60)，此方程为所求界线的方程探究三平面直角坐标系中的伸缩变换例3在同一平面直角坐标系中，将直线x2y2变成直线2xy4，求满足图象变换的伸缩变换解析设满足条件的伸缩变换为将其代入第二个方程，得2xy4，与x2y2比较，将其变成2x4y4，比较系数得1，4.所以直线x2y2图象上所有点的横坐标不变，纵坐标扩大到原来的4倍即可得到直线2xy4.坐标伸缩变换需注意的事项坐标伸缩变换：注意变换中的系数均为正数在伸缩变换下，平面直角坐标系保持不变，即在同一坐标系下只对点的坐标进行伸缩变换利用坐标伸缩变换可以求变换前和变换后的曲线方程已知变换前后曲线方程也可求伸缩变换.3求满足下列图形变换的伸缩变换：由曲线x2y21变成曲线1.解析：设变换为代入方程1，得1.与x2y21比较，将其变形为x2y21，比较系数得3，2.即将圆x2y21上所有点横坐标变为原来的3倍，纵坐标变为原来的2倍，可得椭圆1.平面直角坐标系下的轨迹问题典例(本题满分6分)如图所示，圆O1与圆O2的半径都是1，|O1O2|4，过动点P分别作圆O1、圆O2的切线PM，PN(M，N分别为切点)，使得|PM|PN|，试建立适当的平面直角坐标系，并求动点P的轨迹方程解析以O1O2的中点O为坐标原点，O1O2所在的直线为x轴，建立如图所示的平面直角坐标系，1分则O1(2,0)，O2(2,0)，设P(x，y).2分由已知|PM|PN|，得|PM|22|PN|2.因为两圆的半径均为1，所以|PO1|2122(|PO2|212)则(x2)2y212(x2)2y21，即(x6)2y233，5分所以所求轨迹方程为(x6)2y233(或x2y212x30).6分规律探究(1)求轨迹方程的一般步骤：(2)选择适当的坐标系，建系不同，求得的轨迹方程也不同，坐标系的选取应以求解过程的计算量最小，求出的轨迹方程最简单为目标，在求解过程中不仅要从约束条件中的等量关系求出轨迹方程，同时还要关注约束条件中的不等关系，并转化成x，y的取值范围在方程后面加以注明随堂训练对应学生用书第3页1若平行四边形ABCD的顶点为A(0,0)，B(0，b)，C(a，c)，则第四个顶点D的坐标是()A(a，bc)B(a，bc)C(a，cb) D(a，bc)解析：设D(x，y)，由题知，即(0，b)(ax，cy)，xa，ycb，D点的坐标为(a，cb)答案：C2已知平面上两个定点A，B，且A(1,0)，B(1,0)，动点P与两定点连线的斜率之积为1，则动点P的轨迹是()A直线 B圆的一部分C椭圆的一部分 D双曲线的一部分解析：设点P的坐标为(x，y)因为kPAkPB1，所以1，整理得x2y21(x1)答案：B3点经过伸缩变换后的点的坐标是_解析：设点经过伸缩变换后的点的坐标为(x，y)，则x2x2，y5y515.答案：(，5)