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数学 · 全等、放大与组合变换

寻找放大中心

你会算比例因子,却不知道怎样在图上找到放大的中心。

放大中心是所有“物点与像点连线”的交点。画两条这样的线找到它,再用第三条线或比例因子核对。

本课属于 全等、放大与组合变换 单元,需要用到 计算放大的比例因子 里的比值。

步骤是什么?

在坐标方格上,按下面的次序做。

  1. 把每个物点与对应的像点配成一对,例如 A 与 A’。
  2. 每一对点画一条直线并延长。
  3. 标出直线相交的位置,那就是中心。
  4. 核对每个像点到中心的长度,是否是物点的 k 倍。

例题:方格上的三角形

物体三角形 ABC 的顶点是 A(1, 2)、B(2, 2)、C(1, 3)。像三角形的顶点是 A’(3, 4)、B’(5, 4)、C’(3, 6)。

经过 A 和 A’ 的直线。 它经过 (1, 2) 和 (3, 4),方程是 y = x + 1。

经过 C 和 C’ 的直线。 它经过 (1, 3) 和 (3, 6),斜率是 3/2,方程是 y = 1.5x + 1.5。

求交点。 令 x + 1 = 1.5x + 1.5,得 x = −1,y = 0,所以中心是 (−1, 0)。

用 B 和 B’ 核对。 经过 (2, 2) 和 (5, 4) 的直线斜率是 2/3。在 x = −1 时,y = 2 + (−1 − 2) × 2/3 = 0,直线也经过 (−1, 0),三条线相交于同一点。

比例因子 k = A’B’ ÷ AB = 2 ÷ 1 = 2。中心到 A 的长度是 √8,到 A’ 的长度是 √32 = 2√8,正好是 2 倍。

会让你丢分的错误

常见的错误是只画一条线,例如 AA’,就在线上随手选一个点当中心。一条线只能说明中心在这条线上,不能确定在哪里。

第二条线给出交点。如果第三条线没有经过这个点,就要检查是否把点配错了。

自我检测

物点是 P(1, 0) 和 Q(2, 2),像点是 P’(5, 4) 和 Q’(8, 10)。求放大中心和比例因子。

答案

直线 PP’ 经过 (1, 0) 和 (5, 4),方程是 y = x − 1。

直线 QQ’ 经过 (2, 2) 和 (8, 10),斜率是 4/3,方程是 y − 2 = 4(x − 2)/3。

令 x − 3 = (4x − 8)/3,得 3x − 9 = 4x − 8,x = −1,y = −2。中心是 (−1, −2)。

比例因子:从中心量起,Q’ 与 Q 的水平距离之比是 (8 + 1) ÷ (2 + 1) = 9 ÷ 3 = 3。

接下来学什么

下一步是把放大和其他变换合起来用,见 描述组合变换的次序。你可以用 变换坐标工具 (英文) 画自己的点。

想让老师看着你在新的图上找中心,可以看 一对一线上数学补习。

常见问题

放大中心是怎样定义的?

放大中心是一个固定不动的点。每一个像点都在中心与对应物点的连线上,而且到中心的长度是物点的 k 倍。所以把对应点连线并延长,这些线必定相交于中心。

只画一条线可以吗?

不可以。一条线只能说明中心在这条线上,不能确定在哪里。至少画两条线找到交点,再用第三条线核对,三条线相交于同一点才可靠。

怎样核对我找到的中心对不对?

量一量中心到物点和像点的长度,再相除。像点的长度除以物点的长度,应该等于比例因子 k。如果三对点算出的比值都一样,中心就是对的。

如果放大中心总是凭感觉估出来,一对一数学课让老师看着你画线,当场指出是哪一对点配错了。

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