科学

对称点

数学概念

中文名:对称点 外文名:the point of symmetry 适用领域:数学 所属学科: 相关概念:对称中心
对称点介绍
对称点是数学内的一个专业术语。把一个图形绕着某一点旋转180度,如果它能够与另一个图形重合,那么就说这两个图形关于这个点中心对称,这个点叫做对称中心(the point of symmetry),两个图形关于点对称也称中心对称,这两个图形中的对应点,叫做关于中心的对称点。点关于点的对称问题,是对称问题中最基础最重要的一类,其余几类对称问题均可以化归为点关于点的对称进行求解.熟练掌握和灵活运用中点坐标公式是处理这类问题的关键.直线关于点的对称问题,可转化为直线上的点关于某点对称的问题,这里需要注意到的是两对称直线是平行的.我们往往利用平行直线系去求解.

解题方法

n1、当直线与x轴垂直

由轴对称的性质可得,y=b,AA‘的中点在直线x=k上,则,

a+x)/2=k,x=2k-a

所以易求A’的坐标(2k-a,b)

2、当直线与y轴垂直

由轴对称的性质可得,x=a,BB’的中点在直线y=k上,则,

(y+b)/2=k,y=2k-b

所以易求B’的坐标(a,2k-b)

3、当直线为一般直线,即其一般形式可表示为y=kx+b。

设所求对称点A的坐标为(a,b)。根据所设对称点A(a,b)和已知点B(c,d),可以表示出A、B两点之间中点的坐标为((a+c)/2,(b+d)/2),且此中点在已知直线上。将此点坐标代入已知直线方程,可以得到一个关于a,b的二元一次方程(1)。

因为A、B两点关于已知直线对称,所以直线AB与该已知直线垂直。又因为两条垂直相交直线的斜率相乘积为-1,即k1*k2=-1。

设已知直线的斜率为k1(已知),则直线AB的斜率k2为-1/k1。

把A、B两点坐标代入直线斜率公式:k2=(b-d)/(a-c)=-1/k1,得到一个关于a,b的二元一次方程(2)。联立二元一次方程(1)、(2),得二元一次方程组,解得a、b值,即所求对称点A的坐标(a,b)。

点关于直线对称

点关于点的对称问题,是对称问题中最基础最重要的一类,其余几类对称问题均可以化归为点关于点的对称进行求解.熟练掌握和灵活运用中点坐标公式是处理这类问题的关键.

点关于直线的对称问题是点关于点的对称问题的延伸,处理这类问题主要抓住两个方面:①两点连线与已知直线斜率乘积等于-1,②两点的中点在已知直线上.

直线关于点的对称问题,可转化为直线上的点关于某点对称的问题,这里需要注意到的是两对称直线是平行的.我们往往利用平行直线系去求解.

例求直线2x+11y+16=0关于点P(0,1)对称的直线方程.

分析本题可以利用两直线平行,以及点P到两直线的距离相等求解,也可以先在已知直线上取一点,再求该点关于点P的对称点,代入对称直线方程待定相关常数.

解法一:由中心对称性质知,所求对称直线与已知直线平行,故可设对称直线方程为2x+11y+c=0.由点到直线距离公式,得,

即|11+c|=27,得c=16(即为已知直线,舍去)或c=-38故所求对称直线方程为2x+11y-38=0.

解法二:在直线2x+11y+16=0上取两点A(-8,0),则点A(-8,0)关于P(0,1)的对称点的B(8,2).

将B(8,2)代入,解得c=-38.

点评:解法一利用所求的对称直线肯定与已知直线平行,再由点(对称中心)到此两直线距离相等,而求出c,使问题解决,而解法二是转化为点关于点对称问题,利用中点坐标公式,求出对称点坐标,再利用直线系方程,写出直线方程.本题两种解法都体现了直线系方程的优越性.

直线关于直线对称问题,包含有两种情形:①两直线平行,②两直线相交.对于①,我们可转化为点关于直线的对称问题去求解;对于②,其一般解法为先求交点,再用“到角”,或是转化为点关于直线对称问题.

例:求直线l1:x-y-1=0关于直线l2:x-y+1=0对称的直线l的方程.

分析:由题意,所给的两直线l1,l2为平行直线,求解这类对称总是,我们可以转化为点关于直线的对称问题,再利用平行直线系去求解,或者利用距离相等寻求解答.

解:根据分析,可设直线l的方程为x-y+c=0,在直线l1:x-y-1=0上取点M(1,0),则易求得M关于直线l2:x-y+1=0的对称点N(-1,2),

将N的坐标代入方程x-y+c=0,解得c=3,

故所求直线l的方程为x-y+3=0.

点评:将对称问题进行转化,是我们求解这类问题的一种必不可少的思路.另外此题也可以先利用平行直线系方程写出直线l的形式,然后再在直线l2上的任取一点,在根据该点到互相对称的两直线的距离相等去待定相关常数.

画法

点关于点对称点画法

连接两点AB并延长至另外一点A‘使得A'B=AB即可

点关于直线对称点画法

过点作直线的垂线并延长至A',使它们到直线的距离相等即可

直线关于点对称直线画法

同样过点作直线垂线,然后再点的另外一旁截取相等距离的点,过这点作直线的平行直线即可

直线关于直线对称直线画法

在直线上取2点关于直线对称,用点关于直线对称的画法,然后连接两点即可

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