平面直角坐标系的基本公式
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平面上两点间的距离公式和中点坐标公式;
两点间距离公式的推导;
会运用这两个公式解题.
一、数轴上的基本公式
1.一条给出了原点、度量单位和正方向的直线叫做数轴,或称在这条直线上建立了直线坐标系,在数轴上,若点P与x对应,称P的坐标为x,记作P(x).
2.位移是一个既有大小,又有方向的量,通常称作位移向量,本书中叫做向量.
从点A到点B的向量,记作,A为的起点,B为的终点,线段AB的长度称作的长度,记作||.数轴上同向且等长的向量叫做相等的向量.
3.在数轴上,点A作一次位移到点B,再由点B作一次位移到点C,则位移称作位移与位移的和,记作=+.
在数轴上,任意三点A、B、C,向量、、的坐标都具有关系:AC=AB+BC.
4设是数轴上的任一个向量,O为原点,点A(x1)、B(x2),则AB=OB-OA=x2-x1,A、B两点的距离d(A,B)=|AB|=|x2-x1| .
平面直角坐标系的基本公式
1.平面上任意两点P1(x1,y1)、P2(x2,y2)之间的距离
d(P1,P2)=|P1P2|=
2.平面上任意两点P1(x1,y1)、P(x2,y2)的中点P(x,y),
则x=,y=
如果P为P1P2的中点,则称P1与P2关于P对称.
点A(x0,y0)关于点M(a,b)的对称点为(2a-x0, 2b-y0).
类型一 数轴
例1:(1)若点P(x)位于点M(-2)、N(3)之间,求x的取值范围;
(2)试确定点A(a)、B(b)的位置关系.
解析:数轴上的点与实数之间是一一对应的关系,所以点的坐标的大小决定彼此的相互位置,显然右边的点的坐标要大于左边的点的坐标.
答案:(1)由题意可知,点M(-2)位于点N(3)的左侧,且点P(x)位于点M(-2)、N(3)之间,
∴-2(2)确定两点的位置关系,需要讨论实数a、b的大小关系:当a>b时,点A(a)位于点B(b)的右侧;当a练习1:下列各组点中,点M位于点N左侧的是( )
A.M(-2)、N(-3)
B.M(2)、N(-3)
C.M(0)、N(6)
D.M(0)、N(-6)
答案:点M(0)在点N(6)的左侧,故选C.
练习2:下列各组点中M位于N右侧的是( )
A.M(-4)、N(-3)
B.M(0)、N(6)
C.M(3)、N(6)
D.M(-4)、N(-6)
答案:D
例2:已知数轴上有A、B两点,A、B之间的距离为1,点A与原点O的距离为3,求向量、的坐标.
解析:由向量定义求解即可.
答案:∵点A与原点O的距离为3,
∴点A的坐标为3或-3.
当点A的坐标为3时,
∵A、B之间的距离为1,
∴点B的坐标为2或4.
此时的坐标为3,的坐标为-1或1.
当点A的坐标为-3时,
∵A、B之间的距离为1,
∴点B的坐标为-4或-2.
此时的坐标为-3,的坐标为-1或1.
练习1:已知数轴上的三点A(-1)、B(5)、C(x).
(1)当|AB|+d(B,C)=8时,求x;
(2)当AB+CB=0时,求x;
(3)当=时,求x.
答案:(1)由题意可知,|AB|=|5-(-1)|=6,d(B,C)=|x-5|.
当|AB|+d(B,C)=8时,有6+|x-5|=8,解得x=3或x=7.
(2)由AB+CB=0可知,5-(-1)+5-x=0,解得x=11.
(3)由=可知AB=BC,故5-(-1)=x-5,
所以x-5=6,解得x=11.
练习2:数轴上任意三点A、B、C的坐标分别为a、b、c,那么有下列关系:①AB+AC=BC;②=+;③|AB|=|AC|+|CB|;④BC=b-c;⑤A、C两点的中点坐标为.其中正确的有________.(填序号)
答案:② AB、AC、BC的关系为AB+BC=AC,故①错误;根据向量的和可知=+,故②正确;因为A、B、C三点在数轴上的位置关系共有六种情况,所以|AB|、|AC|、|CB|的关系有三种情况,而|AB|=|AC|+|CB|是其中一种情况,故③错误;向量的坐标是终点C的坐标c减去起点B的坐标b,即BC=c-b,故④错误;A、C两点的中点坐标为,故⑤错误.
类型二 中点坐标公式
例3:平行四边形ABCD三个顶点坐标分别为A(2,3)、B(4,0)、D(5,3),求顶点C的坐标.
解析:运用中点坐标公式先求出?ABCD两对角线交点M的坐标,再求顶点C的坐标.
答案:设AC与BD交点为M(a,b),则M为BD的中点,由中点坐标公式.
又设C(x0,y0),则M为AC的中点,
∴,∴.∴C点坐标为(7,0).
练习1:已知点A关于点B(2,1)的对称点为C(-4,3),C关于D的对称点为E(-6,-3),求A、D的坐标及AD中点坐标.
答案:设A(x1,y1),∵A、C中点是B,
∴=2,=1,
∴x1=8,y1=-1,即A(8,-1).
设D(x2,y2),∵D是C、E中点,
∴x2==-5,y2==0.
即D(-5,0).
∴A、D中点为,即.
练习2:设点A在x轴上,点B在y轴上,AB的中点为P(2,-1),则|AB|等于( )
A.5 B.4
C.2 D.2
答案:设A(a,0)、B(0,b).由中点坐标公式,得,∴.
即A(4,0)、B(0,-2),
∴|AB|==2,故选C.
类型三 两点间距离公式
例4:已知A(3,-4)与B(a,3)两点间距离为7,求a的值.
解析:用两点间距离公式即可.
答案:∵d(A,B)=7,
∴(a-3)2+(3+4)2=(7)2,
∴a=10或a=-4.
练习1:求下列两点间的距离:
(1)A(2,5)、B(3,-4);
(2)A(-1,+)、B(+1,-);
答案:(1)Δx=3-2=1,Δy=-4-5=-9.
∴d(A,B)===.
(2)Δx=+1-(-1)=2,
Δy=(-)-(+)=-2,
∴d(A,B)===2.
练习2:已知平行四边形三个顶点的坐标分别为(1,1)、(2,-1)、(-1,-3),则第四个顶点的坐标为________.
答案:(4,3)或(-2,-1)或(0,-5) ①当(1,1)与(2,-1)为一条对角线的两端点时,第四个顶点的坐标为(4,3);②当(1,1)与(-1,-3)为一条对角线的两端点时,第四个顶点的坐标为(-2,-1);③当(2,-1)与(-1,-3)为一条对角线的两端点时,第四个顶点的坐标为(0,-5).
1.下列命题:
①相等的向量,它们的坐标相等;反之,若数轴上两个向量的坐标相等,则这两个向量相等;
②对于任何一个实数,数轴上存在一个确定的点与之对应;
③数轴上向量的坐标是一个数,实数的绝对值为线段AB的长度,如果起点指向终点的方向与数轴同方向,则这个实数取正数,反之取负数;
④起点和终点重合的向量是零向量,它的方向是任意的,它的坐标是0.
其中正确命题的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案:D
2.A、B为数轴上的两点,B的坐标为-5,BA=-6,则A的坐标为( )
A.-11 B.-1或11
C.-1 D.1或-11
答案:A
3.数轴上点P、M、N的坐标分别为-2、8、-6,则在①MN=NM;②MP=-10;③PN=-4中,正确的表示有( )
A.0个 B.1个
C.2个 D.3个
答案:C
4.点P(2,-1)关于点M(3,4)的对称点Q的坐标为( )
A.(1,5) B.(4,9)
C.(5,3) D.(9,4)
答案:B
5.以A(5,5)、B(1,4)、C(4,1)为顶点的三角形是( )
A.直角三角形 B.等腰三角形
C.等边三角形 D.等腰直角三角形
答案:B
6.数轴上一点P(x),它到A(-8)的距离是它到B(-4)距离的3倍,则x=________.
答案: -2或-5
7.已知点A(2x)、B(x),点A在点B的右侧,则x的取值范围为________.
答案: (0,+∞)
8. 已知三角形的三个顶点A(2,1)、B(-2,3)、C(0,-1),则BC边上中线的长为__________.
答案:3
9. 已知A(6,1)、B(0,-7)、C(-2,-3).
(1)求证:△ABC是直角三角形;
(2)求△ABC的外心的坐标.
答案:(1)|AB|2=(0-6)2+(-7-1)2=100,
|BC|2=(-2-0)2+(-3+7)2=20,
|AC|2=(-2-6)2+(-3-1)2=80,
因为|AB|2=|BC|2+|AC|2,
所以△ABC为直角三角形,∠C=90°.
(2)因为△ABC为直角三角形,所以其外心是斜边AB的中点,所以外心坐标为(,),即(3,-3).
10.已知两点A、B的坐标如下,求AB、|AB|.
(1)A(2)、B(5);(2)A(-2)、B(-5).
答案: (1)AB=5-2=3,|AB|=|5-2|=3.
(2)AB=(-5)-(-2)=-3,
|AB|=|(-5)-(-2)|=3.
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基础巩固
1.数轴上向量的坐标为-8,且B(-5),则点A的坐标为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
答案:C
2.数轴上两点A(2x+a),B(2x),则A、B两点的位置关系是( )
A.A在B左侧 B.A在B右侧
C.A与B重合 D.由a的取值决定
答案:D
3.已知两点A(a,b)、B(c,d),且-=0,则( )
A.原点一定是线段AB的中点
B.A、B一定都与原点重合
C.原点一定在线段AB上但不是中点
D.以上结论都不正确
答案:D
4.已知线段AB的中点在坐标原点,且A(x,2)、B(3,y),则x+y等于( )
A.5 B.-1
C.1 D.-5
答案:D
5.点M到x轴和到点N(-4,2)的距离都等于10,则点M的坐标为________.
答案:(2,10)或(-10,10)
能力提升
6.下列各组点:①M(a)和N(2a);②A(b)和B(2+b);③C(x)和D(x-a);④E(x)和F(x2).其中后面的点一定位于前面的点的右侧的是( )
A.① B.②
C.③ D.④
答案:B
7. 已知数轴上A、B两点的坐标分别为、-,则d(A,B)为( )
A.0 B.-
C. D.
答案:C
8. 已知数轴上两点A(a)、B(b),则在数轴上满足条件|PA|=|PB|的点P坐标为( )
A. B.
C. D.b-a
答案:C
9. 设A(3,4),在x轴上有一点P(x,0),使得|PA|=5,则x等于( )
A.0 B.6
C.0或6 D.0或-6
答案:C
10. 已知菱形的三个顶点分别为(a,b)、(-b,a)、(0,0),则它的第四个顶点是( )
A.(2a,b) B.(a-b,a+b)
C.(a+b,b-a) D.(a-b,b-a)
答案:B
11. 设M、N、P、Q是数轴上不同的四点,给出以下关系:
①MN+NP+PQ+QM=0;
②MN+PQ-MQ-PN=0;
③PQ-PN+MN-MQ=0;
④QM=MN+NP+PQ.
其中正确的序号是________.
答案:①②③
12. 等腰三角形ABC的顶点是A(3,0),底边长|BC|=4,BC边的中点是D(5,4),则此三角形的腰长为________.
答案:2
13. 根据下列条件,在数轴上分别画出点P(x).
(1)|x-1|≤2;(2)|x+2|>1.
答案:(1)∵|x-1|≤2,
∴-1≤x≤3,
∴点P(x)表示坐标为-1和3的两点A、B间的线段AB(包括两个端点),画图如下:
(2)∵|x+2|>1,∴x<-3或x>-1,∴点P(x)表示以坐标为-3和-1的两点C、D为端点的两条射线CE、DF,画图如下:
14. △ABC中,AO是BC边上的中线,求证:|AB|2+|AC|2=2(|AO|2+|OC|2).
答案:以BC边所在直线为x轴,边BC的中点为原点建立直角坐标系,如图,设B(-a,0)、O(0,0)、C(a,0),其中a>0,A(m,n),
则|AB|2+|AC|2=(m+a)2+n2+(m-a)2+n2=2(m2+n2+a2),
|AO|2+|OC|2=m2+n2+a2,
∴|AB|2+|AC|2=2(|AO|2+|OC|2).
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