师:同学们,大家好!今天我们学习初中数学沪科版九年级下册第二、四章旋转的第三课时。前面我们已经学习了旋转、中心对称图形的定义及性质,今天一起探究平面直角坐标系中图形旋转的变化。请把课本翻到第7页,完成书本中的“阅读与欣赏”。
如图,三角形ABC顶点坐标分别是A(2,1)、B(0,0)、C(2,0)。我们要分别画出三角形ABC以点O(0,0)为旋转中心,沿逆时针方向旋转后的图形。观察图形可知点B与原点O重合,不管图形怎样旋转,B'点坐标始终为(0,0),所以只要将A点、C点旋转即可。
图一中旋转90度,将A点绕O点旋转90度,得到A',坐标为( - 1,2)。因为OC在x轴的正半轴上,当它旋转90度时,正好落在y轴的正半轴上,所以点C'的坐标为(0,2),然后连接A'、C' 。
在图2中旋转180度。A点在第一象限,当它绕O点旋转180度时,落在第三象限,即A'、O、A三点共线,只要延长AO,使得AO = A'O即可,则A'坐标为( - 2, - 1)。C点在x轴正半轴上,旋转后将落在x轴的负半轴上,且OC = OC',则点C'的坐标为( - 2,0)。
图3中旋转270度,逆时针旋转270度可以理解为在图2的基础上再逆时针旋转90度。如图所示,点A'的坐标为(1, - 2),点C'的坐标为(0, - 2)。
在图4中旋转360度,旋转后的图形与原图形完全重合,点A'的坐标为(2,1),点C'的坐标为(2,0)。在每幅图中依次连接A'、B'、C',即可得到旋转后的三角形A'B'C'。
接下来,我们给出点A'、B'、C'的坐标,并把它们分别填入表中。然后,分别比较点A'与点A、点B'与点B、点C'与点C的坐标,能得到怎样的结论呢?大家想一想。
不难发现,逆时针旋转90度时,对应点旋转前横坐标与旋转后纵坐标相等,旋转前纵坐标与旋转后横坐标互为相反数。比如A(2,1),A'的坐标是( - 1,2),恰好A点的横坐标就是A'的纵坐标,A点的纵坐标1与A'横坐标 - 1互为相反数。
逆时针旋转180度时,对应点横纵坐标互为相反数,从A点和A'点也能看出这一点。
逆时针旋转270度时,对应点旋转前横坐标与旋转后纵坐标互为相反数,旋转前纵坐标与旋转后横坐标相等,比如A(2,1)与A'(1, - 2)。
逆时针旋转360度,对应点横纵坐标不变。
根据刚刚总结的规律,通过特殊到一般归纳总结如下:原图形上任意点坐标(x,y)以点O为旋转中心,按逆时针方向旋转后,对应点的坐标旋转90度为( - y,x);旋转180度为( - x, - y);旋转270度为(y, - x);旋转360度为(x,y)。再次强调,该结论只适用于以原点O为旋转中心,按逆时针方向旋转。同学们在做题目时一定要审题,条件符合时才能带入结论解题。
对于以点O为旋转中心,旋转180度时,不管顺时针还是逆时针,对应点与对称中心O三点共线,它们的横纵坐标互为相反数。所以我们得出在平面直角坐标系中两个点关于原点对称时,它们的横纵坐标分别互为相反数,即点P(x,y)关于原点的对称点的坐标为P'( - x, - y)。这里把(x,y)变换成( - x, - y)的变换叫做恒等变换,即在平面直角坐标系中一个图形绕点O做360度旋转是一个恒等变换。
通过刚才的探讨与归纳总结,请同学们再次复习平面直角坐标系中图形旋转变换的知识。现在大家都胸有成竹了,咱们来练习几道题。
第一题:若点P坐标(m - 1,5)与点Q坐标(3,2 - n)关于原点成中心对称,则m + n的值是多少?因为点P与点Q关于原点成中心对称,它们的横纵坐标互为相反数,所以m - 1 = - 3,2 - n = - 5,解得m = - 2,n = 7,即m + n = 5,所以选C。
第二题:如图,在方格纸上建立的平面直角坐标系中,将三角形ABO绕点O逆时针旋转90°后得到三角形A'B'O,按顺时针方向旋转90度,得三角形A''B''O,则点A''的坐标为多少?这道题有两种方法。
方法一:根据网格结构找出点A、B旋转后的对应点A''、B''的位置,然后与点O顺次连接即可。再根据平面直角坐标系写出点A''的坐标。如图,点A''的坐标为(1,3)。
方法二:通过审题,三角形ABO绕点O顺时针方向旋转90度得三角形A''B''O,可以将顺时针旋转90度理解成逆时针旋转270度。由图知点A坐标为( - 3,1),代入结论直接得出点A''的坐标为(1,3)。
第三题:如图,将三角形ABC先向上平移一个单位长度,再绕点P逆时针方向旋转90度,得到三角形A'B'C',则点A的对应点A'的坐标是多少?大家动动笔画一画。
先将三角形ABC三个顶点分别向上平移一个单位长度,得到三角形A?B?C?。再绕点P逆时针旋转90度,分别连接A?P、B?P、C?P,作图分别得出对应点A'、B'、C',从而得到三角形A'B'C'。最后根据平面直角坐标系写出点A'的坐标。如图,点A'的坐标为( - 1,4),故答案选择D。本题是绕平面直角坐标系中某一个定点旋转,不是绕原点O旋转,故只能作图解答,不能用结论解题。
