1. 对称问题的核心是点关于点的中心对称和点关于直线的轴对称,要充分利用转化的思想将问题转化为这两类对称中的一种加以处理.
[例1]求直线a:2x+y-4=0关于直线l:3x+4y-1=0对称的直线b的方程.
分析:由平面几何知识可知若直线a、b关于直线l对称,它们具有下列几何性质:(1)若a、b相交,则l是a、b交角的平分线;(2)若点A在直线a上,那么A关于直线l的对称点B一定在直线b上,这时AB⊥l,并且AB的中点D在l上;(3)a以l为轴旋转180°,一定与b重合.使用这些性质,可以找出直线b的方程.解此题的方法很多,总的来说有两类:一类是找出确定直线方程的两个条件,选择适当的直线方程的形式,求出直线方程;另一类是直接由轨迹求方程.
|
|
3x+4y-1=0,
方法一:设直线b的斜率为k,又知直线a的斜率为-2,直线l的斜率为-.
则=
.
解得k=-.代入点斜式得直线b的方程为
y-(-2)=-(x-3),
即2x+11y+16=0.
方法二:在直线a:2x+y-4=0上找一点A(2,0),设点A关于直线l的对称点B的坐标为(x0,y0),
|
=
,
解得B(,-
).
由两点式得直线b的方程为
=
,即2x+11y+16=0.
方法三:设直线b上的动点P(x,y)关于l:3x+4y-1=0的对称点Q(x0,y0),则有
3×
+4×
-1=0,
=
.
解得x0=,y0=
.
Q(x0,y0)在直线a:2x+y-4=0上,
则2×+
-4=0,
化简得2x+11y+16=0是所求直线b的方程.
方法四:设直线b上的动点P(x,y),直线a上的点Q(x0,4-2x0),且P、Q两点关于直线l:3x+4y-1=0对称,则有
=
,
=
.
消去x0,得2x+11y+16=0或2x+y-4=0(舍).
◆提炼方法:1.方法一与方法二,除了点E外,分别找出确定直线位置的另一个条件:斜率或另一个点,然后用点斜式或两点式求出方程;
2.方法三与方法四是利用直线上动点的几何性质,直接由轨迹求方程,在使用这种方法时,要注意区分动点坐标及参数.
[例2].已知ΔABC中点A(3,-1),AB边上的中线为:6x+10y-59=0,∠B的平分线为:x-4y+10=0,求BC边所在直线的方程.
解:设B(a,b),在∠B的平分线上,则a-4b+10=0 ①
又AB的中点
在CM上,有:
②
解①,②得B(0,5).设∠B平分线交AC于点T.
∵,
由
∴BC的方程为2x+9y-65=0.
法2:(1)求B的坐标; (2)求A关于∠B的平分线对称的点A′,写出A′的方程即为所求(BC).
[例3]已知点M(3,5),在直线:和y轴上各找一点P和Q,使
的周长最小。
解:可求得点M关于的对称点为
(5,1),
点M关于y轴的对称点为(-3,5),则
的周长就是
,连
,
则直线与y轴及直线
的交点P、Q即为所求。
直线的方程为
,直线
与y轴的交点坐标为
,由方程组
得交点
,∴点
、
即为所求。
◆特别提示:注意平面几何的知识在解析几何中的灵活运用。
[例4]已知长方形的四个顶点A(0,0)、B(2,0)、C(2,1)和D(0,1),一质点从AB的中点P0沿与AB夹角为θ的方向射到BC上的点P1后,依次反射到CD、DA和AB上的点P2、P3和P4(入射角等于反射角).设P4的坐标为(x4,0).若1<x4<2,求tanθ的取值范围.
解:设P1B=x,∠P1P0B=θ,则CP1=1-x,
∠P1P2C、∠P3P2D、∠AP4P3均为θ,
∴tanθ==x.
又tanθ==
=x,
∴CP2==
-1.
而tanθ==
=
=x,
∴DP3=x(3-)=3x-1.
又tanθ==
=
=x,
∴AP4==
-3.
依题设1<AP4<2,即1<-3<2,
∴4<<5,
>
>
.
∴>tanθ>
.
[研讨.欣赏]已知抛物线y=ax2-1上存在关于直线x+y=0成轴对称的两点,试求实数a的取值范围.
解法一:设抛物线上关于直线l对称的两相异点为P(x1,y1)、Q(x2,y2),线段PQ的中点为M(x0,y0),设直线PQ的方程为y=x+b,由于P、Q两点存在,所以方程组有两组不同的实数解,即得方程
ax2-x-(1+b)=0. ①
判别式Δ=1+4a(1+b)>0. ②
由①得x0==
,y0=x0+b=
+b.
∵M∈l,∴0=x0+y0=+
+b,
即b=-,代入②解得a>
.
解法二:设同解法一,由题意得
将①②代入③④,并注意到a≠0,x1-x2≠0,得
由二元均值不等式易得
2(x12+x22)>(x1+x2)2(x1≠x2).
将⑤⑥代入上式得
2(-+
)>(
)2,解得a>
.
解法三:同解法二,由①-②,得
y1-y2=a(x1+x2)(x1-x2).
∵x1-x2≠0,∴a(x1+x2)==1.
∴x0==
.∵M(x0,y0)∈l,
∴y0+x0=0,即y0=-x0=-,从而PQ的中点M的坐标为(
,-
).
∵M在抛物线内部,
∴a()2-(-
)-1<0.
解得a>.(舍去a<0,为什么?)
6.(0,0)
5.解:A(-3,4)关于x轴的对称点
(-3,-4)在经x轴反射的光线上;A1(-3,-4)关于y轴的对称点
(3,-4)在经过射入y轴的反射的光线上,∴
=
∴所求直线方程为 ,即
6. 直线交x、y轴于A、B两点,试在直线
上求一点P,使
最小,则P点的坐标是_________
简答:1-3.CCD;4.(x-6)2+4(y-10)2=4;
5. 光线从点A(-3,4)发出,经过x轴反射,再经过y轴反射,光线经过点B(-2,6),求射入y轴后的反射线的方程。
4.曲线x2+4y2=4关于点M(3,5)对称的曲线方程为____________.
3.(2004全国II)函数y=-ex的图象 ( )
A.与y=ex的图象关于y轴对称 B.与y=ex的图象关于坐标原点对称
C.与y=e-x的图象关于y轴对称 D.与y=e-x的图象关于坐标原点对称
2.方程|2x+y|+|2x-y|=4表示的曲线曲线 ( )
A.关于x轴对称但不关于y轴对称 B.关于y轴对称但不关于x轴对称
C.关于原点对称 D.以上都不对
1. (2004全国II)已知圆C与圆(x-1)2+y2=1关于直线y=-x对称,则圆C的方程为 ( )
A.(x+1)2+y2=1 B.x2+y2=1
C.x2+(y+1)2=1 D.x2+(y-1)2=1
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