2019-2020年高中數學 知識模板復習講義 相似變換與位似變換 蘇教版必修5.doc
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2019-2020年高中數學 知識模板復習講義 相似變換與位似變換 蘇教版必修5 一、似變換的概念 顯然,相似變換就是將一個圖形放大或縮?。锤淖儓D形的大小而保留形狀不變);再改變它在平面上的位置。 當相似比k=1時,相似變換就是合同變換.所以說,合同變換和恒等變換都是相似變換的特例. 2. 相似變換的性質 性質1 在相似變換下,直線、射線、線段、角、三角形、多邊形和圓的像仍分別是直線、射線、線段、角、三角形、多邊形和圓。 證明(這里僅證直線的像仍是直線,其他仿此證明)。 性質3 在相似變換下,不改變角的大小。 性質4 在相似變換下,平行性是圖形的不變性質。 性質7 平面上的所有相似變換構成一個群{M},這個群{M}叫做相似群(或稱為度量群). 事實上,由于恒等變換是相似變換,加之上述性質5和性質6,可知{M}構成一個群. 顯然,合同變換群{W}是相似變換群{M}的一個子群. 相似形就是在相似群下的不變圖形. 共線點的簡單比和保角(指兩直線的交角角度不變),是相似群下的兩個基本不變量. 相似變換由不共線的三對對應點(或一對對應的相似三角形)所確定.也就是說,如果已知 定義 若相似變換之對應三角形定向相同,則叫做第一種相似變換,或稱為真正相似變換. 易知, 真正相似變換構成一個群, 它是相似群的子群. 定義 若相似變換之對應三角形定向相反,則叫做第二種相似變換,或稱為鏡照相似變換. 易知, 鏡照相似變換不構成群. 相似變換的應用 相似變換的特點是:可以改變圖形的位置和大小,而不改變其形狀. 這是利用相似變換來解題的理論依據. 當題設和結論所涉及的幾何元素比較分散, 不易發(fā)現(xiàn)它們之間的關系時,可以選用適當的相似變換, 把圖形按所需的大小比例給予放大或縮小之后, 轉移到適當的位置上, 使已知條件和結論重新組合, 構成相似形, 從而使元素之間產生直接的聯(lián)系, 以便于引用已知的定理去解題. 應用相似變換解題, 關鍵在于如何構造相似形. 位似變換 1.位似變換的概念 如果每一個相似變換, 它的任意一對對應點A, A′的連線都通過一個定點,則稱這種相似變換為位似變換. 位似變換H(O,k),滿足如下三個條件. 反之, 如果一個一一變換H, 滿足以下三個條件,它就是位似變換: 顯然, 一個位似變換由其位似中心和位似比確定,或由其一對對應點及位似中心(或位似系數)確定. k=1的位似變換是恒等變換,k=-1的位似變換是點反射. 2.位似變換的性質 由性質1知,位似變換必為相似變換, 因此, 它具有相似變換的一切性質. 性質3 非恒等的位似變換只有一個二重點, 即位似中心. 性質4 位似變換有無窮多條二重直線, 它們都通過位似中心, 也就是說, 位似變換把通過位似中心的直線變換成自身. 性質5 位似變換把不經過位似中心的直線(或線段)變換成與其平行的直線(或線段), 當k>0時, 對應直線同向平行(如左下圖); 當k<0時, 對應直線反向平行(如右下圖) 性質6 兩個位似變換的乘積, 是一個位似變換或是一個平移. 由性質6知道, 平面上一切位似變換得全體, 不能構成一個群. 定理7 給出三個位似變換(非恒等變換), 如果其中一個是另外兩個得乘積, 那么這三個位似中心必共線. 事實上, 由性質6的證明就可以推出定理7, 從而可知, 如果三個圖形彼此相位似, 那么這三個位似中心共線. 定義 三個彼此相位似的圖形, 其三個位似中心所在的直線叫做這三個圖形的位似軸. 定理8 以同一點為中心的位似變換的全體所組成的集合{H}構成一個群. 這個群叫做位似群, 它是相似群{M}的一個子群. 事實上, 恒等變換也是位似變換, 由上述性質(2)和性質6(1)可知本定理的正確性. 3. 位似變換的判定 (2) 當兩個多邊形的對應邊同向平行時, 這兩個多邊形位于點O同側, 仿(1)可證, 命題也是成立的. 顯然, 定理9和定理11都可以推廣到n邊形. 位似變換的應用 位似變換的特點是: 可以改變的圖形的位置和大小, 而不改變它的形狀, 這是應用位似變換來解題的理論依據. 當題設和結論所涉及的幾何元素比較分散,不易發(fā)現(xiàn)它們之間的關系時, 可以選用適當的位似變換, 把圖形按所需的大小比例, 給予放大和縮小之后, 轉移到適當的位置上, 使已知條件和結論重新組合, 構成位似形, 從而使元素之間產生直接聯(lián)系, 以便引用已知的定理去解題. 位似變換的性質之一是: 位似形的對應頂點連線, 通過位似中心, 這也是應用位似變換來解題的理論依據. 因此, 證明點共線或線共點的命題, 可以通過位似變換來實現(xiàn). 應用位似變換解題的關鍵, 在于選擇適當的位似中心和位似比.- 配套講稿:
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