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函数图象旋转怎么破?反过来想就是了

2019/5/13 13:28:15发布96次查看
逆向思维突破函数图象旋转难题
在几何综合题中,遇到旋转变换实属正常,然而,将反比例函数或二次函数图象旋转之后,再进行相关计算或证明,看似超出了初中范畴,但是,若在限定条件下,例如旋转角为特殊角,利用初中阶段的知识,完全能够求解,当然,难度相应的也不低。起码图象就不好画,怎么办呢?
题目
如图,在平面直角坐标系中有三点a(2,4),b(3,5),p(a,a),将线段ab绕点p顺时针旋转90°得到cd,其中a,b对应点分别为c,d
(1)当a=2时
①在图中画出线段cd,保留作图痕迹,并直接写出c,d两点的坐标;
②将线段cd向上平移m个单位,点c,d恰好同时落在反比例函数y=k/x的图象上,求m和k的值;
(2)若a=4,将函数y=k/x(x>0)的图象绕点p顺时针旋转90°得到新图象,直线ab与新图象的交点为e,f,则ef的长为________(直接写出结果)。
解析:
(1)①按要求作图,p为旋转中心,依次连接ap和bp,然后过点p分别作它们的垂线,再截取pc=pa,pd=pb即可,如下图:
由于是直接写出结果,因此可以采用稍加“快捷”的方法。ap=cp=2,且pc与x轴平行,于是c(4,2),比较a与b的坐标,发现横纵坐标分别+1,于是对应的c与d的坐标,横坐标+1纵坐标-1,即可得到d(5,1);
②将上述c,d向上平移m个单位后,分别为c(4,2+m),d(5,1+m),它们均在反比例函数图象上,于是它们横纵坐标之积相等,得到4(2+m)=5(1+m),解得m=3,最后求得k=20;
(2)将双曲线绕点p(4,4)旋转,这个作图难度就不小,即使侥幸作出精确的图形,旋转后的解析式已经超出了初中理解的范畴,如果顺着题目的叙述去思维,已经走入了死胡同。破解的办法就是逆向思维,顺时针旋转双曲线,ab不动,和逆时针旋转ab,双曲线不同,效果是一样的。基于这个思考,我们将ab绕点p逆时针旋转90°,如下图:
借助第①问的方法,我们很容易得到a(4,2)和b(3,3),这样便可求出ab的解析式为y=-x+6,再和反比例函数y=4/x联立,可求出交点e,f的横坐标,分别为3+2√5的3-2√5,同时ef与x轴夹角为45°,可构造等腰直角三角形,利用边长关系来求ef=2√10,当然,利用根与系数的关系同样可求出ef=2√10,实在不会变通的,求出它们的纵坐标后再用两点间距离公式也行。
解题反思
如何想到逆向思维?肯定是正向思维遇到无法解决的障碍了,同时,这个所谓无法解决,是真的无法解决,而不是由于个人能力问题导致的无法解决。如果这一点判断失误,即使想到了逆向思维,最终仍然不得要领。
将函数图象进行旋转,哪怕是特殊角90°,依然不是初中生能精确作图的,没有图,再好的思路也出不来。同时,旋转后的函数图象,其解析式也是初中生无法解决的,正由于这两个因素,导致问题无法解决,所以旋转函数图象,遇到了无法克服的障碍。
好在这道题目是相对运动,函数动,直线ab不动,既然函数不能动,那么只好直线ab动,而且要反方向动,因此才想到将直线ab绕点p逆时针旋转90°,剩下的问题就简单多了。
逆向思维,一窍难得。
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