反射变换及旋转变换.doc

反射变换【问题引入】在平面直角坐标系中，第一象限有一点，将它做关于轴，轴和坐标原点的对称的变换，分别得到点.由题意知：假设三个变换分别为，对应的变换矩阵分别为，则有：，1.反射变换概念：像，这样将一个平面图形变为关于定直线或定点对称的平面图形的变换矩阵，称之为反射变换矩阵，对应的变换叫做反射变换，相应地，前者称作轴反射，后者称做中心反射，其中定直线称为反射轴，定点称做反射点.2.反射变换的分类：与矩阵对应的变换是关于轴的轴反射变换.与矩阵对应的变换是关于轴的轴反射变换.与矩阵对应的变换是关于原点的中心反射变换.与矩阵对应的变换是关于直线的中心反射变换.3.线性变换的概念：一般地，二阶非零矩阵对应的变换把直线变成直线，这种把直线变为直线的变换，通常叫做线性变换.考察点1：有关反射变换的问题例1. 求直线在矩阵对应的变换下所得的图形的表达式.例2. 求出曲线在矩阵作用下变换得到的曲线的表达式.例3. 求曲线在矩阵对应的反射变换作用下得到的图形的周长例4：研究直线在矩阵对应的变换作用下变成曲线的表达式解：任取直线的一点，它在矩阵对应的变换作用下变为，则有，故即又因为点P在直线上，所以即有从而直线在矩阵作用下变成直线。旋转变换【问题引入】假设大风车的叶片在同一个平面转动，以旋转中心为坐标原点建立坐标系，在大风车的叶片上任取一点，它围绕中心点逆时针旋转角后得到另外一点，则旋转前后叶片上的点的位置变化也可以看做是一个几何变换，怎样用矩阵来刻画这一变换呢？设与轴正向夹角为，则有，.将代入有由题意知：即所以得到变换矩阵为.1. 旋转变换的概念：矩阵通常称为旋转变换矩阵，对应的变换称做旋转变换，其中角叫做旋转角，定点叫做旋转中心.2. 知识扩展（1） 当旋转中心为坐标原点且逆时针旋转角时，旋转变换的变换矩阵为；当旋转中心为坐标原点用顺时针旋转角时，旋转变换的矩阵为.（2） 旋转变换只改变几何图形的相对位置，不改变几何图形的形状和大小.（3） 图形的旋转由旋转中心和旋转的角度共同决定.（4） 显然，绕定点旋转的变换相当于关于原点的中心反射变换.【典例剖析】考察点1：有关旋转变换的问题例1：，求矩形绕原点逆时针旋转后得到的图形的顶点坐标.例2：将双曲线C：上点绕原点逆时针旋转45°，得到新图形，试求的方程。解：由题意，得旋转变换矩阵M=，任意选取双曲线上的一点，它在变换TM作用下变为，则有M，故，又因为点P在曲线上，所以，即有。所求的方程为。【自我评价】1. 点和点，求向量在矩阵对应的反射变换作用下得到的向量的坐标.2. 求直线在矩阵对应的反射变换作用下得到的图形的方程.3. 椭圆在经过矩阵对应的变换后所得的曲线是什么图形？4. 点在轴反射变换下的新坐标为.（1） 求该反射变换所对应的变换矩阵；（2） 求曲线在此变换作用下所得的图形的表达式，并指出图形的类型.5. 求椭圆绕坐标原点逆时针旋转后所得的曲线的方程.在平面直角坐标系，求关于直线的反射变换对应的变换矩阵.