2019学年高中数学 4.1.1 直角坐标系学案 苏教版选修4-4.doc

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1、14.1.14.1.1 直角坐标系直角坐标系1掌握在平面直角坐标系中刻画点的位置的方法，体会坐标系的作用2对具体问题，能建立适当的坐标系，使所刻画的代数形式具有更简便的结果基础初探1直线坐标系在直线上，取一个点为原点，并确定一个长度单位和直线的方向，就建立了直线上的坐标系，即数轴数轴上任意一点P都可以由惟一的实数x确定，x称为点P的坐标2平面直角坐标系在平面上，取两条互相垂直的直线的交点为原点，并确定一个长度单位和这两条直线的方向，就建立了平面直角坐标系平面上任意一点P都可以由惟一的有序实数对(x，y)确定，(x，y)称为点P的坐标3空间直角坐标系在空间中，选择两两垂直且交于一点的三条直线，取

2、这三条直线的交点为原点，并确定一个长度单位和这三条直线的方向，就建立了空间直角坐标系空间中任意一点P都可以由惟一的三元有序实数组(x，y，z)确定，(x，y，z)称为点P的坐标思考探究1建立适当的坐标系一般有哪些规则？【提示】 (1)如果图形有对称中心，可以选择对称中心为坐标原点；(2)如果图形有对称轴，可以选择对称轴为坐标轴；(3)使图形上的特殊点尽可能多的落在坐标轴上2由坐标(x，y)怎样确定点的位置？【提示】 在平面直角坐标系中，分别过点M(x,0)，N(0，y)作x轴和y轴的垂线，两条直线的交点P即(x，y)所确定的点质疑手记预习完成后，请将你的疑问记录，并与“小伙伴们”探讨交流：2疑

3、问 1：_解惑：_疑问 2：_解惑：_疑问 3：_解惑：_建立适当的坐标系刻画点的位置正方形的边长等于 4，试选择适当的坐标系，表示其顶点与中心的坐标【自主解答】 法一 以正方形的一个顶点为原点，两条邻边为坐标轴，且把第四个顶点放在第一象限，建立平面直角坐标系，如图(1)所示此时，其四个顶点的坐标分别为O(0,0)、A(4,0)、B(4,4)、C(0,4)，中心为M(2,2)法二 以正方形的中心为原点，且使两条坐标轴平行于正方形的边，建立平面直角坐标系，如图(2)所示此时，正方形的顶点坐标分别为A(2，2)、B(2,2)、C(2,2)、D(2，2)，中心为O(0,0)法三 以正方形的两条对角线

4、为坐标轴建立直角坐标系，如图(3)所示此时，正方形的顶点坐标分别为A(2，0)、B(0,2)、C(2，0)、D(0，2)，中心为2222O(0,0)(作图时只要以图(2)中的原点O为圆心，OA为半径作圆，该圆与坐标轴的四个交点即是图(3)中正方形的各个顶点)再练一题1选择适当的坐标系，表示两条直角边长都为 1 的直角三角形的三个顶点的坐标【导学号：98990000】【解】 法一 以直角三角形的两条直角边AC、BC所在直线分别为x轴、y轴，建立如图(1)所示的平面直角坐标系，则C(0,0)，A(1,0)，B(0,1)法二 以斜边AB所在直线为x轴，线段AB的中垂线为y轴，建立如图(2)所示的平面

5、3直角坐标系则A(，0)，B(，0)，C(0，)222222建立坐标系解决证明问题用解析法证明：等腰三角形底边延长线上一点，到两腰的距离之差等于一 腰上的高【自主解答】 如图，在ABC中，ABAC，P为BC延长线上一点，PDAB于D，PEAC于E，CFAB于F，以BC所在直线为x轴，以BC的中垂线为y轴，建立直角坐标系，如图所示，设A(0，b)，B(a,0)，C(a,0)(a0，b0)，则直线AB的方程为bxayab0，直线AC的方程为bxayab0，取P(x0,0)，使x0a，则点P到直线AB、AC的距离分别为PD，|bx00ab|a2b2bx0aba2b2PE.|bx00ab|a2b2bx

6、0aba2b2点C到直线AB的距离为CF，|abab|a2b22aba2b2则PDPECF.2aba2b2故所需证明命题成立再练一题2已知ABC中，ABAC，BD、CE分别为两腰上的高，求证：BDCE.4【证明】 如图，以BC所在直线为x轴，BC的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系设B(a,0)，C(a,0)，A(0，h)则直线AC的方程为yxh，即：hxayah0.h a直线AB的方程为yxh，h a即：hxayah0.由点到直线的距离公式得：BD，|2ah|a2h2CE.|2ah|a2h2BDCE.建立坐标系求轨迹方程如图 411 所示，过点P(2,4)有两条互相垂直的直线l1，l2.l1

7、交x轴于A点，l2交y轴于B点，求线段AB的中点M满足的方程图 411【思路探究】 法一 设点求斜率斜率积为1整理得方程检查有无不适合的点结论法二 设M(x，y)寻求M满足的条件列方程检查有无不适合的点结论法三 O，A，P，B四点共圆PMMO求kOP及OP中点坐标点斜式写出OP的垂直平分线方程为所求【自主解答】 法一 设点M的坐标为(x，y)，因为M为线段AB的中点，所以点A的5坐标为(2x,0)，点B的坐标为(0,2y)因为l1l2，且l1，l2过点P(2,4)，所以kAPkPB1.而kAP(x1)，kPB，所以1(x1)，整理，得40 22x42y 202 1x2y 1x2y50(x1)因

8、为当x1 时，点A，B的坐标分别为(2,0)，(0,4)，所以线段AB的中点坐标是(1,2)，它满足方程x2y50.综上所述，点M满足的方程是x2y50.法二 设点M的坐标为(x，y)，则A，B两点的坐标分别是(2x,0)，(0,2y)，连接PM.因为l1l2，所以PMAB.1 2而PM，x22y42AB，2x22y2所以 2，x22y424x24y2化简，得x2y50，即为所求方程法三 因为l1l2，OAOB，点M为线段AB的中点，所以O，A，P，B四点共圆，且该圆的圆心为M(x，y)，所以PMMO，所以点M的轨迹为线段OP的垂直平分线因为kOP2，OP的中点坐标为(1,2)，所以点M满足的

9、方程为y2 (x1)，40 201 2化简得x2y50.通过建立坐标系精确地刻画集合图形的位置和物体运动的轨迹的方法称为解析法解决此类问题的关键：(1)建立平面直角坐标系；(2)设点(点与坐标的对应)；(3)列式(方程与坐标的对应，列出几何条件，并将几何条件代数化)；(4)化简(注意变形的等价性)；(5)证明(若保证等价变形，则此步骤可以省略)再练一题3设圆(x1)2y21 的圆心为C，过原点作圆的弦OA，求OA中点B的轨迹方程【解】 法一 (直接法)：设B点坐标为(x，y)，6由题意，得OB2BC2OC2，如图所示，即x2y2(x1)2y21，即OA中点B的轨迹方程为(x )2y2 (去掉原

10、点)1 21 4法二 (几何法)：设B点坐标为(x，y)，由题意知CBOA，OC的中点记为M( ，0)，1 2则MBOC ，1 21 2故B点的轨迹方程为(x )2y2 (去掉原点)1 21 4法三 (代入法)：设A点坐标为(x1，y1)，B点坐标为(x，y)，由题意得Error!即Error!又因为(x11)2y1，2 1所以(2x1)2(2y)21，即(x )2y2 (去掉原点)1 21 4法四 (交点法)：设直线OA的方程为ykx，当k0 时，B为(1,0)；当k0 时，直线BC的方程为：y (x1)，直线OA，BC的方程联立消去k即得其交点轨迹方程：y2x(x1)1 k0，即(x )2

11、y2 (x0,1)，1 21 4显然B(1,0)满足(x )2y2 ，1 21 4故(x )2y2 (去掉原点)为所求1 21 4真题链接赏析(教材第 16 页习题 4.1 第 4 题)据气象台预报，在A市正东方 300 km 的B处有一台风中心形成，并以每小时 40 km 的速度向西北方向移动，在距台风中心 250 km 以7内的地区将受其影响问：从现在起经过多少时间，台风将影响A市，持续时间多长？已知B村位于A村的正西方向 1 公里处，原计划经过B村沿着北偏东 60的方向埋设一条地下管线m.但在A村的西北方向 400 米处，发现一古代文物遗址W.根据初步勘察的结果，文物管理部门将遗址W周围

12、 100 米范围划为禁区试问：埋设地下管线m的计划需要修改吗？【命题意图】 本题主要考查合理建立直角坐标系，并能应用其解决实际问题的能力【解】 以A村为原点，直线BA为x轴，建立如图所示的坐标系则点B坐标为(1 000,0)，点W坐标为(200，200)，由题意，管线m的斜率为22ktan 30，33所以管线m所在的方程为y(x1 000)，33化简得x3y1 0000，33即xy1 0000.3点W到该直线m的距离为d|200 6200 21 000|31|500100100|100(5)2626因为 51，所以d100.26故管线m不会穿过禁区，故该计划不需要修改1已知点P(12m，3m)

13、在第三象限，则m的取值范围是_【解析】 第三象限点的坐标特征是横坐标与纵坐标均小于 0，Error!即Error!3m .1 2【答案】 (3， )1 22点P(2，3，1)关于yOz坐标平面对称的点的坐标是_【解析】 P(x，y，z)关于平面yOz坐标平面对称的为点P(x，y，z)，8点(2，3，1)关于yOz平面的对称点为(2，3，1)【答案】 (2，3，1)3ABC中，B(2,0)，C(2,0)，ABC的周长为 10，则A点的轨迹方程是_【解析】 BC4，ABAC10BC6BC，A的轨迹为椭圆除去B、C两点，设椭圆方程为1，故 2a6,2c4，即x2 a2y2 b2a3，c2，b232225.故轨迹方程为1(y0)x2 9y2 5【答案】 1(y0)x2 9y2 54点(2，3)关于直线 3x4y50 对称的点的坐标为_【导学号：98990001】【解析】 设所求对称点为(x，y)，则Error!解得Error!所求对称点坐标为(，)28 2529 25【答案】 (，)28 2529 25我还有这些不足：(1)_(2)_我的课下提升方案：(1)_(2)_