高二数学选修4-4平面直角坐标系中的伸缩变换与极坐标系(上课用-公开课课件)优质PPT.ppt

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写写出其坐标变换。

出其坐标变换。

设点设点PP（x,yx,y）经变换得到点为）经变换得到点为PP（x（x,y,y）xx=x=xyy=3y=3y通常把这样的变换叫做平面直角坐标系中的一个坐标通常把这样的变换叫做平面直角坐标系中的一个坐标伸缩变换。

伸缩变换。

5定义：

设定义：

设P（x,y）P（x,y）是平面直角坐标系中任意是平面直角坐标系中任意一点，在变换一点，在变换的作用下，点的作用下，点P（x,y）P（x,y）对应对应PP（x（x,y,y）.）.称称为为平面直角坐标系中的伸缩变换平面直角坐标系中的伸缩变换。

6注注（11）（22）把图形看成点的运动轨迹，平面图形）把图形看成点的运动轨迹，平面图形的伸缩变换可以用坐标伸缩变换得到；

的伸缩变换可以用坐标伸缩变换得到；

（33）在）在同一直角坐标系同一直角坐标系下进行伸缩变换。

下进行伸缩变换。

78910由上所述可以发现，由上所述可以发现，在伸缩变换下，直线在伸缩变换下，直线仍然变成直线，而仍然变成直线，而圆圆可以变成椭圆可以变成椭圆。

思考：

在伸缩变换下，椭圆是否可以变成圆？

抛物线、双曲线变成什么曲线？

11课堂练习（2分钟）课本P8第4、6题12四四食堂在什么位置？

食堂在什么位置？

13以超市所在直线为以超市所在直线为X轴轴以牛奶棚所在直线为以牛奶棚所在直线为Y轴轴.脑子脑子进水了？

进水了？

14从这向北走从这向北走100米。

米。

我知道了。

15从从这这向向北北走走110000米米！

出发点出发点方向方向距离距离在生活中人们经常用方向和距离来表示一在生活中人们经常用方向和距离来表示一点的位置。

这种用点的位置。

这种用方向方向和和距离距离表示平面上一表示平面上一点的位置的思想，就是极坐标的基本思想。

点的位置的思想，就是极坐标的基本思想。

16极坐标系与极坐标极坐标系与极坐标极径极径极点极点极轴极轴点点OO极点极点射线射线OxOx极轴极轴极径极径角角极角极角极角极角有序实数对有序实数对极坐标极坐标逆时针为正角逆时针为正角顺时针为负角顺时针为负角极角是以射线极角是以射线OxOx为始边为始边,射线射线OMOM为为终边的角终边的角,用弧度制表示用弧度制表示17例题解析例题解析例例11.在极坐标系中表示下列坐标对应的点在极坐标系中表示下列坐标对应的点.由极坐标描点的步骤：

由极坐标描点的步骤：

（1）先按先按极角极角找到点所找到点所在射线；

在射线；

（2）在此射线上按在此射线上按极径极径描点描点.18例题解析例题解析例例2.2.试写出下列点所对应的极坐标试写出下列点所对应的极坐标.一点的极坐标唯一吗？

一点的极坐标唯一吗？

表示同一点表示同一点19与直角坐标系的联系与区别与直角坐标系的联系与区别极坐标系与直角坐标系的异同是什么？

极坐标系与直角坐标系的异同是什么？

都是用都是用有序实数对有序实数对来表示平面上的点来表示平面上的点.其中的其中的有序实数对有序实数对意义不同意义不同.直角系的坐标与平面上点是直角系的坐标与平面上点是一一对应一一对应的的;

极坐标系的坐标与平面上点极坐标系的坐标与平面上点多对一多对一的的;

有没有办法使极坐标与点之间一一对应？

除极点除极点（0,）外，限制外，限制20探索探索已知一点已知一点,与它关于与它关于极轴极轴所在直线对称的点如何表示？

所在直线对称的点如何表示？

若若MM的坐标为的坐标为,则则MM的坐标可以是的坐标可以是21探索探索已知一点已知一点,与它关于与它关于极点极点对称的点如何表示？

对称的点如何表示？

若若MM的坐标为的坐标为,则则MM的坐标可以是的坐标可以是22极径的推广负的极径有意义吗？

“负”的意义是什么？

标准之下3摄氏度与-3摄氏度.方向相反与与若M的坐标为则M的坐标也可以是特别强调：

一般情况下（若不作特别说明时），特别强调：

一般情况下（若不作特别说明时），认为认为0。

因为负极径只在极少数情况用。

23极坐标系与极坐标极坐标系与极坐标极径极径点点OO极点极点射线射线OxOx极轴极轴角角极角极角有序实数对有序实数对极坐标极坐标逆时针为正角逆时针为正角顺时针为负角顺时针为负角终边上取终边上取MM终边反向延长线上取终边反向延长线上取MM2425在直角坐标系中在直角坐标系中,以原点作以原点作为极点为极点,x,x轴的正半轴作为极轴的正半轴作为极轴轴,并且两种坐标系中取相并且两种坐标系中取相同的长度单位同的长度单位26x=cos,y=sin271.1.极点与直角坐标系的原点重合极点与直角坐标系的原点重合;

2.2.极轴与直角坐标系的极轴与直角坐标系的xx轴的正半轴的正半轴重合轴重合;

3.3.两种坐标系的单位长度相同两种坐标系的单位长度相同.互化公式的三个前提条件：

互化公式的三个前提条件：

28已知下列点的极坐标，求它们已知下列点的极坐标，求它们的直角坐标。

的直角坐标。

293031作业：

优化方案做到第9页32点的轨迹点的轨迹设设MM（xx,yy）是直角坐标系内一点是直角坐标系内一点,当当MM按按某种规律某种规律在平面内在平面内运动时运动时,所留下的运动轨迹所留下的运动轨迹,反映在图形上就是一条曲线反映在图形上就是一条曲线.OOxxyy所谓某种规律：

所谓某种规律：

MM（xx,yy）坐标之间所满足一定关系式坐标之间所满足一定关系式.某个方程某个方程若要用一个方程刻画坐标平面内的曲线若要用一个方程刻画坐标平面内的曲线CC,则方程与曲则方程与曲线之间应当满足怎样的关系？

线之间应当满足怎样的关系？

33曲线与方程定义.在直角坐标系中,如果曲线C和二元方程之间满足:

曲线C上的点的坐标都是方程的解;

方程的解为坐标的点都在曲线C上;

则称：

方程为曲线C的方程;

曲线C是方程的曲线.34极坐标方程定义.在极坐标系中,如果曲线C和二元方程之间满足:

曲线C上的点的极坐标都是方程的解;

方程的解为极坐标的点都在曲线C上;

方程为曲线C的极坐标方程;

曲线C是方程的曲线.这样推广合理吗？

为什么？

35问题探索极轴所在直线的极坐标方程是什么？

曲线上的点的坐标都是方程的解;

方程的解为坐标的点都在曲线上;

极点符合方程不符合方程极坐标的不唯一性导致了上述情况.这个方程合理吗？

36极坐标方程定义.在极坐标系中,如果曲线C和二元方程之间满足:

曲线C上的点的所有极坐标中,至少有一个是方程的解;

曲线C是方程的曲线.37求曲线的极坐标方程步骤求曲线的极坐标方程步骤1、设点、设点M（,）是曲线上任意一点；

是曲线上任意一点；

2、根据几何条件建立关于、根据几何条件建立关于,的方程，并化简；

的方程，并化简；

3、检验并确认所得的方程即为所求。

、检验并确认所得的方程即为所求。

38例题解析例2.求以为圆心,半径为的圆的极坐标方程.解:

如图所示:

设点P坐标为即则39例题解析例3.如图,求过,与极轴夹角为的直线方程.解:

则,设点P坐标为,若点P位于极轴上方,在中,40例题解析例4.设质点M为射线OA上的动点,已知M沿方向作匀速运动,同时射线OA又绕着它的端点O作等角速度旋转,求质点M运动的轨迹方程.阿基米德螺线解:

设点M的初始位置为,以O为极点,以射线OM0为极轴,设M的运动速度为v,设OA的角速度为,时间为t,则有41练习练习求下图中的圆的极坐标方程求下图中的圆的极坐标方程,半径都是半径都是aP42练习练习求下列直线的极坐标方程求下列直线的极坐标方程

（1）过极点与点

（2）过点且与极轴垂直（3）过点且与极轴平行43设两点设两点，则由余弦定理得：

，则由余弦定理得：

极坐标系下两点间的距离公式极坐标系下两点间的距离公式OxAB44Ex2.3.3两种坐标的互化45引入已知点的极坐标，如何得到其直角坐标？

例如：

设其直角坐标为,46极坐标直角坐标则有：

一般地,设点P是平面上任意一点,其极坐标为,如图建立直角坐标系,设直角坐标为,如何证明？

47时,P的直角坐标为：

P在极点,显然成立;

时,P的坐标可改写为时,则48极坐标直角坐标则有：

一般地,设点P是平面上任意一点,其极坐标为,如图建立直角坐标系,设直角坐标为,点的极坐标化直角坐标是唯一的。

49例题解析例1.将下列极坐标化为直角坐标：

极坐标直角坐标直角坐标直角坐标直角坐标50直角坐标极坐标则由：

一般地,设点P是平面上任意一点,其直角坐标为,如图建立极坐标系,设极坐标为,点的直角坐标化极坐标，不是唯一的。

51例题解析例2.将下列点的直角坐标化为极坐标：

直角坐标极坐标极坐标极坐标极坐标由点所在象限确定极角的值52极坐标方程定义.在极坐标系中,如果曲线C和二元方程之间满足:

曲线C是方程的曲线.53例题解析例3.化直角组表方程为极坐标方程.解:

由,得或者表示极点，故所求极坐标方程为表示直线,过极点54例题解析例4.化极坐标方程为直角坐标方程.解2时,由,得时,表示极点,直角坐标为（0,0）,满足上述方程,因此所求直角坐标方程为解1由得55练习1.极坐标方程表示的曲线是.2.圆的圆心的极坐标是，半径是.56