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第3章 图形的平移与旋转
章 末 复 习
学习目标
1. 经历对生活中的典型图案进行观察、分析、欣赏等过程,进一步发展空间观念、增强审美意识.
2. 理解平移、旋转与中心对称的概念和性质.掌握坐标系中平移、对称的坐标特征.
3. 灵活运用平移、旋转与中心对称的概念和性质解决相关图形问题.
知识回顾
一、平移定义及性质
1. 定义:在平面内,将一个图形沿某个______移动一定的______,这样的图形移动称为平移.
2. 平移的性质:
(1)对应线段平行(或共线)且______,对应点所连的线段_____,图形上的每个点都沿同一个方向移动了相同的距离;
(2)对应角分别______,且对应角的两边分别平行、方向一致;
(3)平移变换后的图形与原图形_______.
方向
距离
相等
相等
相等
全等
3.图形的平移与坐标变化之间的关系
(1)设(x,y)是原图形上的一点,经过平移后,这个点与其对应点的坐标之间有如下关系:
平移方向 平移距离 对应点的坐标
沿x轴方向 向右平移 a个单位长度 (a>0) (x+a,y)
向左平移 (x-a,y)
沿y轴方向 向上平移 (x,y+a)
向下平移 (x,y-a)
(2)设(x,y)是原图形上的一点,当它沿x轴方向平移a个单位长度(a>0)、沿y轴方向平移b个单位长度(b>0)后,这个点与其对应点的坐标之间有如下关系:
平移方向和平移距离 对应点的坐标
向右平移a个单位长度,向上平移b个单位长度 (x+a,y+b)
向右平移a个单位长度,向下平移b个单位长度 (x+a,y-b)
向左平移a个单位长度,向上平移b个单位长度 (x-a,y+b)
向左平移a个单位长度,向下平移b个单位长度 (x-a,y-b)
解析:由A(-3,5),A1(3,3)可知四边形ABCD先向下平移2个单位长度,再向右平移6个单位长度得到四边形A1B1C1D1,
∵B(-4,3),
∴B1的坐标为(2,1).
例1、如图,在平面直角坐标系xOy中,将四边形ABCD先向下平移,再向右平移得到四边形A1B1C1D1,已知A(-3,5),B(-4,3),A1(3,3),则点B1坐标为 ( )
A.(1,2) B.(2,1) C.(1,4) D.(4,1)
B
例2、张明的父亲打算在院子里种上蔬菜. 已知院子是东西长为40 m,南北宽为30 m的长方形,为了行走方便,要修筑同样宽的三条道路(如图),东西方向两条,南北方向一条,南北道路垂直于东西道路,余下的部分分别种上蔬菜.若每条道路的宽为1 m,求种蔬菜的土地的总面积.
解:如图,把道路平移到长方形土地的边上,则剩余部分是一个长方形,
其面积为(40-1)×(30-2)=39×28=1 092(m2),
所以种蔬菜的土地的总面积为1 092 m2.
二、旋转定义及性质
1. 定义:在平面内,把一个图形绕着某一个定点沿着某个方向旋转一定的角度,这样的图形运动称为旋转.这个定点叫做___________,转动的角叫做___________.
2. 图形的旋转有三个基本条件
(1)__________;(2)__________;(3)_________.
3. 旋转的性质:
(1)对应点到旋转中心的距离________;
(2)对应点与旋转中心所连线段的夹角等于_________;
(3)旋转前后的图形________.
旋转中心
旋转角
旋转中心
旋转方向
旋转角
相等
旋转角
全等
1.定:明确旋转三要素:旋转中心、旋转方向和旋转角;
2.找:找出构建图形的“关键点”;
3.转:以旋转中心为顶点,过关键点的射线为一边,按旋转方向作出“旋转角”;
4.截:在角的另一边上取一点,使该点到旋转中心的距离等于相应关键点到旋转中心的距离,得到对应点.
5.连:按原图的顺序连接并写出结论.
4.旋转作图的基本步骤:
例3、如图,将Rt△ABC绕直角顶点C按顺时针方向旋转90°,得到Rt△A′B′C,连接AB′,若∠A′B′A= 25°,则∠B的大小为 ( )
A.80° B.70° C.50° D.45°
解析:∵将Rt△ABC绕直角顶点C按顺时针方向旋转90°,得到Rt△A′B′C,
∴∠B= ∠CA′B′,AC=B′C,∠ACB′= 90°,
∴∠CAB′=45°,
∴∠CA′B′=∠CAB′+∠A′B′A=45°+25°=70°,
∴∠B=70°.
B
例4、如图,△ABC中,点E在BC边上,AE=AB,将线段AC绕点A旋转到AF的位置,使得∠CAF=∠BAE,连接EF,EF与AC交于点G. 求证:EF=BC.
解:∵∠CAF=∠BAE,
∴ ∠BAC=∠EAF.
∵ 将线段AC绕点A旋转到AF的位置,
∴ AC=AF.
在△ABC与△AEF中,
∴△ABC≌△AEF(SAS),
∴EF=BC.
例5、如图,在4×4的方格纸中,△ABC的三个顶点都在格点上.
(1)在图1中,画出一个与△ABC成中心对称的格点三角形;
(2)在图2中,画出一个与△ABC成轴对称且与△ABC有公共边的格点三角形;
(3)在图3中,画出△ABC绕着点C按顺时针方向旋转90°后的三角形.
三、中心对称与中心对称图形
中心对称 中心对称图形
定义
区别
联系
如果把一个图形绕着某个点旋转
180°,它能够与另一个图形重合,那么就说这两个图形关于这个点对称或中心对称.
把一个图形绕某个点旋转180°,如果旋转后的图形能与原来的图形重合,那么这个图形叫做中心对称图形.
两个图形的关系
一个图形的特征
若把中心对称图形的两部分分别看作两图,则它们成中心对称;
若把中心对称的两图看作一个整体,则为中心对称图形.
例6、如图,在平面直角坐标系中,若△ABC与△A1B1C1关于点E成中心对称,则对称中心点E的坐标是 ( )
A.(3,-1) B.(0,0) C.(2,-1) D.(1,-3)
解析:如图,连接AA1,CC1.
AA1,CC1的交点就是对称中心点E,
观察图形,知点E的坐标是(3,-1).
E
A
例7、有一块方角形钢板如图所示,请用一条直线将其分为面积相等的两部分.
解:如图,整个图形可分割成两个长方形,找出各自的对称中心,过两个对称中心作直线即可将整个图形分成面积相等的两部分.(答案不唯一)
四、简单的图案设计
(1)确定“基本图案”;
(2)分析轴对称、平移、旋转等变换手法及组合的合理运用.
例8、风车应做成中心对称图形,并且不是轴对称图形,才能在风口处平稳旋转.现有一长方形硬纸板(其中心有一个小孔)和两张全等的长方形薄纸片,如图所示.将纸片粘到硬纸板上,做成一个能绕着小孔平稳旋转的风车,正确的黏合方法是 ( )
解析:风车应做成中心对称图形,并且不是轴对称图形,A选项是中心对称图形,并且不是轴对称图形,符合题意;C选项既是中心对称图形,又是轴对称图形,不符合题意;B,D选项不是中心对称图形,是轴对称图形,不符合题意.
A
随堂练习
1.下列四组图形中,左边的图形与右边的图形成中心对称的有 ( )
A.1组 B.2组 C.3组 D.4组
C
2.下列图形中,既是轴对称图形,又是中心对称图形的是 ( )
B
3.如图,将△ABC沿着某一方向平移一定的距离得到△DEF,给出下列结论:①AD∥CF;②AC=DF;③∠ABC=∠DFE;④∠DAE=∠AEB.其中正确的有 ( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
C
4.如图,在平面直角坐标系xO1y中,点A的坐标为(1,1),如果将x轴向上平移3个单位长度,将y轴向左平移2个单位长度,两轴交于点O2,点A的位置不变,那么在平面直角坐标系xO2y中,点A的坐标是 ( )
A.(-3,2) B.(3,-2) C.(-2,-3) D.(3,4)
B
5.如图,在△ABC中,∠A=70°,AC=BC,将△ABC绕点B按顺时针方向旋转一定角度,得到△A′BC′,点A′恰好落在AC上,连接CC′,则∠ACC'的度数为 ( )
A.110° B.100° C.90° D.70°
A
6.如图,图1经过_________变换得到图2;图1经过________变换得到图3,图1经过__________变换得到图4.(填“平移”“旋转”或“轴对称”)
轴对称
旋转
平移
7.如图,△DEC与△ABC关于点C成中心对称,AB=3,AC=1,∠D=90°,则AE的长为_________.
8.如图,将边长为12 cm的正方形纸片ABCD沿其对角线AC剪开,得到两个等腰直角三角形,再将△ABC沿着AD方向平移得到△A'B'C‘,平移距离为8 cm,则两个三角形重叠部分(图中阴影)的面积为__________cm2.
32
9. 如图,把含有30°(∠ABC=30°)的直角三角尺ABC绕点B按顺时针方向旋转150°得到三角尺EBD,连接CD.则∠DCB=__________°.
15
10. 在直角坐标系中的矩形OABC,OA=4,OC=2,将矩形OABC绕点C逆时针旋转至矩形DEFC,DE经过点B. 求旋转角的大小.
y
x
A
F
D
C
B
o
E
解:∵ OA=4,OC=2,BC=OA,
∴ BC=2CD,
∴∠BCD=60°,
∴ 旋转角为30°.
11. 如图,方格纸中每个小正方形的边长都是1个单位长度,建立平面直角坐标系xOy,△ABC的三个顶点分别为A(2,4), B(1,1),C(4,2).
(1)平移△ABC,使得点A的对应点为A1(2,-1),点B,C的对应点分别为点B1,C1,画出平移后的△A1B1C1; (2)在(1)的基础上,画出△A1B1C1绕原点O顺时针旋转90°得到的△A2B2C2,其中点A1,B1,C1的对应点分别为A2,B2,C2,并直接写出点C2的坐标.
解:(1)如图,△A1B1C1即所求.
(2)如图,△A2B2C2即所求.
点C2的坐标为(-3,-4).
12.如图1是实验室中的一种摆动装置,BC在地面上,支架ABC是底边为BC的等腰直角三角形,摆动臂AD可绕点A旋转,摆动臂DM可绕点D旋转,AD=30,DM=10.
(1)在旋转过程中:
①当A,D,M三点在同一直线上时,求AM的长;
②当A,D,M三点为同一直角三角形的顶点时,求AM的长;
(2)若摆动臂AD顺时针旋转90°,点D的位置由△ABC外的点D1转到其内的点D2处,连接D1D2,如图2,此时∠AD2C=135°, CD2=60,求BD2的长.
解: (1)①AM=AD+DM=40或AM=AD-DM=20.
②显然∠MAD不能为直角.
当∠AMD=90°时,AM2=AD2-DM2=302-102=800,
∴AM=20;
当∠ADM=90°时,AM2=AD2+DM2=302+102=1 000,
∴AM=10.
综上所述,AM的长为20或10.
2)如图,连接CD1.
由题意,得∠D1AD2=90°,AD1=AD2=30,
∴∠AD2D1=45°,D1D2=30.
∵∠AD2C=135°,∴∠CD2D1=90°,
∴CD1==30.
∵∠BAC=∠D1AD2=90°,
∴∠BAC-∠CAD2=∠D2AD1-∠CAD2,
∴∠BAD2=∠CAD1,
又∵AB=AC,AD2=AD1,
∴△BAD2≌△CAD1,
∴BD2=CD1=30.
课堂小结
图形的平移与旋转
图形的平移
图形的旋转
中心对称
简单的图案设计
两个图形成中心对称
中心对称图形