巧借“全等”突破坐标系中“旋转”问题

朱小燕

随着学习的深入,你会发现平面直角坐标系与图形变换之间存在着千丝万缕的关系。同学们只要仔细观察、善于归纳,就会发现万变不离其宗,从而轻松解决问题。下面我们以平面直角坐标系中图形的旋转问题为例,体会如何借“全等”巧解“旋转”。

例1 (2019.山东青岛)如图1,将线段AB先向右平移5个单位,再将所得线段绕原点按顺时针方向旋转90°,得到线段A′B′,则点B的对应点B′的坐标是( )。

A.(-4,1) B.(-1,2)

C.(4,-1) D.(1,-2)

【分析】此题的难点在于对“在平面直角坐标系中将平移后的线段绕原点按顺时针方向旋转900°”的处理,所以我们可以抓住所求问题,将线段旋转转化为点的旋转。如图2,右移5个单位后,点B坐标为(2,1),绕原点按顺时针方向旋转90°,易知点B′的坐标为(1,-2),故选D。

同学们,假如隐去网格,如图3,点B(2,1)绕原点按顺时针方向旋转90°到点B′,你能求出点B′的坐标吗?

【解决策略】根据旋转中的不变性(OB=OB′)以及旋转角为90°,我们可以构造全等。由上例网格图的启发,作BM⊥y轴,B′⊥y轴,垂足分别为M、N,这样构造出两个直角三角形。由条件OB⊥OB′,且OB=OB′,可证得△OBM≌△B′ON,∴ON=BM=2,B′N=OM=1。结合点B′所在象限,∴点B′的坐标为(1,-2)。

例2

(2019·山东济宁改编)如图5,点A的坐标是(-2,0),点B的坐标是(0,6),C为OB的中点,将△ABC绕点B逆时针旋转900后得到△A′BC′。则点A′、C′的坐标分别是______。

【分析】由点C是OB的中点得点C的坐标为(0,3),绕点B逆时针旋转90°得点C′(3,6)。点A′是点A绕点B逆时针旋转90°所得的点,如图6,即AB⊥A′B,且AB=A′B。在此条件下,可通过向y轴作垂线段构造全等三角形,从而求得点A′的坐标。

解:如图7,作A′H⊥OB,垂足為H。∵AB⊥A′B,∴∠ABO+∠A′BH=∠ABO+∠BA0=90°,∴∠BAO=∠A′BH。又∠AOB=∠BHA′=90°,AB=A′B,∴△ABO≌△BA′H,∴A′H=BO=6,BH=A0=2,OH=4,∴点A′的坐标为(6,4)。

【解决策略】在平面直角坐标系中,当已知点绕原点或某确定点旋转90。时,通过作垂线段构造全等的直角三角形,再利用全等三角形对应边相等,即可求出旋转后对应点的坐标。构造“全等”,巧妙解决旋转问题!

试一试:在平面直角坐标系中,点A的坐标是(-4,3),点B的坐标是(-1,1),将线段AB绕点B逆时针旋转90°得线段A′B,则点A′的坐标为____。

参考答案:(-3,-2)。