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1、恒等變換與伸壓變換
教學(xué)目標(biāo)
1.理解可以用矩陣來(lái)表示平面中常見的幾何變換.
2.掌握恒等、伸壓變換的幾何意義及其矩陣表示.
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 恒等、伸壓變換的幾何意義及其矩陣表示
教學(xué)過(guò)程:
一、問(wèn)題情境
(一)問(wèn)題:1.給定一個(gè)矩陣,就確定了一個(gè)變換,它的作用是將平
面上的一個(gè)點(diǎn)(向量)變換成另外一個(gè)點(diǎn)(向量). 反
過(guò)來(lái),平面中常見變換是否都可以用矩陣來(lái)表示呢?
如果可以,又該怎樣表示呢?
如:1.已知△ABC, A(2,0), B(-1,0), C(0,2), 它們?cè)谧儞QT作用下保
持位置不變, 能否用矩陣M來(lái)表示這一變換?
2.將圖中所示的四邊形
2、ABCD保持位置不變,
能否用矩陣M來(lái)表示?
(二)由矩陣M= 確定的變換TM稱為恒等變換,這時(shí)稱矩陣M為恒等變換矩陣
或單位矩陣,二階單位矩陣一般記為E.平面是任何一點(diǎn)(向量)或圖形,在恒等變換之下
都把自己變?yōu)樽约?
(三)由矩陣M=或M=確定的變換TM稱為(垂直) 變換,
這時(shí)稱矩陣M=或M= 變換矩陣.
當(dāng)M=時(shí)確定的變換將平面圖形作沿x軸方向伸長(zhǎng)或壓縮,當(dāng)時(shí)伸長(zhǎng),當(dāng)時(shí)壓縮.變換TM確定的變換不是簡(jiǎn)單地把平面上的點(diǎn)(向量) 沿x軸方向“向下壓”或“向外伸”,它是x軸方向伸長(zhǎng)或壓縮,以為例,對(duì)于x軸上方的點(diǎn)向下壓縮,對(duì)于x軸下方的點(diǎn)向上
3、壓縮,對(duì)于x軸上的點(diǎn)變換前后原地不動(dòng).
當(dāng)M=時(shí)確定的變換將平面圖形作沿y軸方向伸長(zhǎng)或壓縮,當(dāng)時(shí)伸長(zhǎng),當(dāng)時(shí)壓縮.
在伸壓變換之下,直線仍然變?yōu)橹本€,線段仍然變?yōu)榫€段.
恒等變換是伸壓變換的特例,伸壓變換多與三角函數(shù)圖象的變換聯(lián)系起來(lái)研究.
二、例題精講
例1 求 在矩陣M= 作用下的圖形.
變題:將矩陣M變?yōu)?,結(jié)果如何?
例2 如圖所示,已知曲線經(jīng)過(guò)變換T作用后變?yōu)樾碌那€C,試求變換T對(duì)應(yīng)的矩陣M,以及曲線C的解析表達(dá)式。
變題:已知曲線y=sinx經(jīng)過(guò)變換T作用后變?yōu)樾碌那€,畫出相關(guān)的圖象,
并求出變換T對(duì)應(yīng)的矩陣
4、M.
三、課堂精練
1.研究直角坐標(biāo)平面內(nèi)正方形OBCD在矩陣對(duì)應(yīng)的變換作用下得到的幾何圖形,其中O(0,0),B(2,0),C(2,2),D(0,2)。
2.在平面直角坐標(biāo)系中xOy中,設(shè)橢圓在矩陣對(duì)應(yīng)的變換作用下得到曲線F,求曲線F的方程.
3.若直線y = 5x - 5在二階矩陣M對(duì)應(yīng)的伸壓變換下變成另一條直線y = x - 1,求矩陣M.
4.二階矩陣M對(duì)應(yīng)的變換將點(diǎn)(1,-1),(-2,1)變換成點(diǎn)(-1,-1),(0,-2).
(1) 求變換矩陣M.
(2) 設(shè)直線l在變換作用下得到了直線m:x - y = 4,求直線l的方程.
四、課堂小結(jié)
1.我已掌握的知識(shí)
2.我已掌握的方法
五、課后作業(yè)
1.點(diǎn)(-1,k)在伸壓變換矩陣之下的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)為(-2, -4?。瑒tm、k的值分別為 .
2.求把△ABC變成△A’B’C’的變換矩陣M,其中A(0,0),B(2,0),C(1,1),A’(0,0),B’(2,0),C‘(1,2).
3.若直線y=x-1在矩陣M對(duì)應(yīng)的伸壓變換下變成另一條直線y=4x-4,則 M=__________.