竞赛讲座08几何变换42745

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1、竞赛专题讲座08—几何变换【竞赛知识点拨】平移变换1.定义设旳是一条给定的有向线段,T是平面上的一个变换,它把平面图形F上任一点X变到XS使得则T叫做沿有向线段PQ的平移变换。记为X—,图形F—'o2.主要性质在平移变换F,对应线段平行且相等,直线变为直线,三角形变为三角形,圆变为圆。两对应点连线段与给定的有向线段平行(共线)FL相等。二、轴对称变换1.定义设1是一条给定的直线,S是平面上的一个变换,它把平面图形F上任一点X变到X,,使得X与X'关于宜线1対称,则S叫做以1为对称轴的轴对称变换。记为X^fX',图形F

2、-^F'o2.主要性质在轴对称变换下,对应线段相等,对应直线(段)或者平行,或者交于对称轴,且这两条直线的夹角被对称轴平分。三、旋转变换1.定义设a是一个定角,0是一个定点,R是平面上的一个变换,它把点0仍变到0(不动点),而把平面图形F上任一点X变到X',使得OXQ0X,口ZX0X,二a,则R叫做绕中心0,旋转角为a的旋转变换。记为X*5S图形F—H2cL»F,o其屮a〈0时,表示ZX0X'的始边0X到终边0X'的旋转方向为顺时针方向;a>0时,为逆时针方向。2.主耍性质在旋转变换下,对应线段相等,对应直线的夹角等

3、于旋转角。四、位似变换变到XS使得=k•做以()为位似屮心,k为位似比的位似变换。记为x即.打X',图形1.定义设0是一个定点,H是平面上的一个变换,它把平面图形F上任一点X*F其屮k>0时,X,在射线0X上,此时的位似变换叫做外位似;k〈0时,X'在射线0X的反向延长线上,此时的位似变换叫做内位似。2.主要性质在位似变换下,-•对位似对应点与位似屮心共线;一条线上的点变到一条线上,且保持顺序,即共线点变为共线点,共点线变为共点线;对应线段的比等于位似比的绝对值,对应图形面积的比等于位似比的平方;不经过位似中心的对应

4、线段平行,即一直线变为与它平行的直线;任何两条直线的平行、相交位置关系保持不变;圆变为圆,两圆心为对应点;两对应圆相切时切点为位似屮心。【竞赛例题剖析】【例1]P是平行四边形ABCD内一点,且ZPAB=ZPCBo求证:ZPBA=ZPDAo【分析】作变换AABP―ADCP,,则厶ABP^ADCPZ1=Z5,Z3=Z6o曲PP'=AD=BC,ADPP'、PP'CB都是平行四边形,知Z2二Z8,Z4二Z7。由已知Z1=Z2,得Z5二Z8。・・・P、D、P'、C四点共圆。故Z6=Z7,即Z3=Z4o【例2】“风平三角形”中,

5、AA'=BB'二CC'二2,ZAOB'二ZBOC'=60°。IT求证:SAAOB<+SAB0Cf+SC△COAo【分析】作变换△A,OC*AAQRS△BOC'—ia!L»ab,pit',则R'、+SABOC,+SACOA*R''重合,记为R。P、R、Q共线,0、A、Q共线,0、BP共线,ACIPQ为等边三角形。SAAOBJ【例3】图3在两条对角线长度以及夹角一定的所有□四边形屮,试求周长最小的四边形。【分析】取AC、BD的中点E、F,令AC—A

6、。•・・E是AC的中点且EF〃CC',FC‘〃EC,・・.F、C分别为AG、CG的中点。・・・AD+BC二BG+BCM2BC'二A'D+BC同理可得AB+DCNA'B+DC'。故当四边形为平行四边形时,周长最小。【评注】当已知条件分散,尤其是相等的条件分散,而又不容易找出证明途径,或题目中有平行条件时,将图形的某一部分施行平移变换,常常十分凑效。【例4】P是的弦AB的中点,过P点引00的两弦CD、EF,连结DE交AB于M,连结CF交AB于N。求证:MP二NP。(蝴蝶定理)【分析】设GH为过P的直径,F,显然'G0O。

7、又PUGH,・・・PF‘二PF。nonsohi...pF—sg^pFpa—S=M»pb,・・.ZFPHZF'PM,PF二PF‘。又FF'丄GH,AN丄GH,AFF‘〃AB。AZF,PM+ZMDF'二ZFPN+ZEDF'二ZEFF'+ZEDF'=180°,:.P.D、F'四点共圆。AZPF,M二ZPDE二ZPFN。AAPFN^APF'M,PN二PM。【评注】一般结论为:已知半径为斤的。0内一弦AB上的一点P,过P作两条相交弦CD、EF,连CF、ED交AB于M、N,已知0P二P到AB中点的距离为臼,贝0(解析法证明:利用

8、二次曲线系知识)【例5】00是给定锐角ZACB内一个定圆,试在(DO及射线CA、CB上各求一点P、Q、R,使得APQR的周长为最小。【分析】在圆()上任取一点Po,令P。一P,,pfi—连结P1P2分别交CA、CB于Q】、Rw显然△PoQR是在取定P。的情况下周长最小的三角形。设PoPi交CA于E,P0P2交CB于F,则PoQi+QR+R1P0

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