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大學聯考數學關於對稱問題分類探析的知識點

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一、點關於已知點或已知直線對稱點問題

大學聯考數學關於對稱問題分類探析的知識點

1、設點P(x,y)關於點(a,b)對稱點為P(x,y),x=2a—x。

由中點座標公式可得:y=2b—y。

2、點P(x,y)關於直線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:∵PPL及PP的中點在直線L上,可得:Ax+By=—Ax—By—2C。

解此方程組可得結論。

(—)=—1(B0)。

特別地,點P(x,y)關於:

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)發出後經過直線x—2y=0反射,再經過y軸反射,反射光線經過點B(1,5),求射入y軸後的反射線所在的直線方程。

解:如圖,由公式可求得A關於直線x—2y=0的對稱點。

A(5,0),B關於y軸對稱點B為(—1,5),直線AB的方程為5x+6y—25=0。

`C(0,)。

`直線BC的方程為:5x—6y+25=0。

二、曲線關於已知點或已知直線的對稱曲線問題

求已知曲線F(x,y)=0關於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)關於已知點或已知直線的對稱點的座標替換方程F(x,y)=0中相應的作稱即得,由此我們得出以下結論。

1、曲線F(x,y)=0關於點(a,b)的對稱曲線的方程是F(2a—x,2b—y)=0。

2、曲線F(x,y)=0關於直線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關於。

(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)關於直線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)關於直線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論:對函式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,並作關於y軸的對稱圖象得到y=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=|f(x)|的圖象。

例2(全國大學聯考試題)設曲線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單位長度後得曲線C1:

1)寫出曲線C1的方程。

2)證明曲線C與C1關於點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B1(a1,b1)是B關於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。

B1(a1,b1)滿足C1的方程。

B1在曲線C1上,反之易證在曲線C1上的點關於點A的對稱點在曲線C上。

曲線C和C1關於a對稱。

我們用前面的結論來證:點P(x,y)關於A的對稱點為P1(t—x,s—y),為了求得C關於A的對稱曲線我們將其座標代入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關於A的對稱曲線即為C1。

三、曲線本身的對稱問題

曲線F(x,y)=0為(中心或軸)對稱曲線的充要條件是曲線F(x,y)=0上任意一點P(x,y)(關於對稱中心或對稱軸)的對稱點的座標替換曲線方程中相應的座標後方程不變。

例如拋物線y2=—8x上任一點p(x,y)與x軸即y=0的對稱點p(x,—y),其座標也滿足方程y2=—8x,`y2=—8x關於x軸對稱。

例3方程xy2—x2y=2x所表示的曲線:

A、關於y軸對稱B、關於直線x+y=0對稱。

C、關於原點對稱D、關於直線x—y=0對稱。

解:在方程中以—x換x,同時以—y換y得。

(—x)(—y)2—(—x)2(—y)=—2x,即xy2—x2y=2x方程不變。

曲線關於原點對稱。

函式圖象本身關於直線和點的對稱問題我們有如下幾個重要結論:

1、函式f(x)定義線為R,a為常數,若對任意xR,均有f(a+x)=f(a—x),則y=f(x)的圖象關於x=a對稱。

這是因為a+x和a—x這兩點分別列於a的左右兩邊並關於a對稱,且其函式值相等,說明這兩點關於直線x=a對稱,由x的任意性可得結論。

例如對於f(x)若tR均有f(2+t)=f(2—t)則f(x)圖象關於x=2對稱。若將條件改為f(1+t)=f(3—t)或f(t)=f(4—t)結論又如何呢?第一式中令t=1+m則得f(2+m)=f(2—m);第二式中令t=2+m,也得f(2+m)=f(2—m),所以仍有同樣結論即關於x=2對稱,由此我們得出以下的更一般的結論:

2、函式f(x)定義域為R,a、b為常數,若對任意xR均有f(a+x)=f(b—x),則其圖象關於直線x=對稱。

我們再來探討以下問題:若將條件改為f(2+t)=—f(2—t)結論又如何呢?試想如果2改成0的話得f(t)=—f(t)這是奇函式,圖象關於(0,0)成中心對稱,現在是f(2+t)=—f(2—t)造成了平移,由此我們猜想,圖象關於M(2,0)成中心對稱。如圖,取點A(2+t,f(2+t))其關於M(2,0)的對稱點為A(2—x,—f(2+x))。

∵—f(2+X)=f(2—x)`A的座標為(2—x,f(2—x))顯然在圖象上。

圖象關於M(2,0)成中心對稱。

若將條件改為f(x)=—f(4—x)結論一樣,推廣至一般可得以下重要結論:

3、f(X)定義域為R,a、b為常數,若對任意xR均有f(a+x)=—f(b—x),則其圖象關於點M(,0)成中心對稱。