张洪笙
在许多题目中,常见求一点关于某直线对称的点的坐标问题,如,求点A(-2,1)关于直线y=±x+2对称的点A′的坐标.
解此类问题,通常的方法是:
设点A′的坐标为(x0,y0),由于点A,A′关于直线l对称,则有:
(1)AA′⊥l;
(2)AA′中点在直线l上.
由这两个条件列方程组求得(x0,y0),即可得点A′的坐标.
由于直线l:y=-x+2的方程形式,是形如y=±x+m(m≠0)的形式,为此,介绍一种简单求法.
已知一点M(a,b),此点关于直线y=±x+m(m≠0)对称的点N的坐标可由直线方程和已知点M的坐标直接得出.
不妨取直线方程y=±x+m(m≠0).设N点的坐标为(p,q),若求N点的横坐标,将直线方程化为x=y-m,用M点的纵坐标b代替y即得N点的横坐标,即p=b-m.同理,将M点的横坐标a代入方程y=x+m,得N点的纵坐标,即q=a+m,于是N点的坐标为(b-m,a+m).
下面来证明这个结论.
分析我们知道,一点(a,b)关于直线y=±x对称的点坐标为(±b,±a),由于直线y=±x+m其沿着y轴方向向上或向下平移|m|个单位,使得到直线y=±x,所以类似地可求出点M(a,b)关于直线y=x+m(m≠0)的对称点的坐标.
证明如图所示,直线y=x+m(m≠0),方程变形为y-m=x,令y=-y′,x=x′,则将坐标原点移到O′(0,m),直线y=x+m在新坐标系中的方程为y′=x′,则点M(a,b)在新坐标系中的坐标为M′(a,b-m),那么点M′(a,b-m)关于直线y′=x′对称的点N的坐标为(b-m,a),则点N在原坐标系下的坐标N(b-m,a+m),即点M(a,b)关于直线y=x+m(m≠0)对称的点N的坐标为(b-m,a+m).
同样,可求出点M(a,b)关于直线y=-x+m(m≠0)的对称点的坐标为(-b+m,-a+m),证毕.
用此方法,直接可求出前面例子中的点的坐标:x0=2-1=1,y0=2-(-2)=4,即A′(1,4).方法十分簡捷.
若直线方程式为Ax+By+C=0(AB≠0),当|A|=|B|时,方程可化为y=±x-CB,再由上述方法求出一点关于直线对称的点的坐标,下面看两个例子.
例1求点P(-2,3)关于直线x-y+4=0对称的点Q的坐标.
解设Q点的坐标为(x0,y0),则x0=3-4=-1,y0=-2+4=2,即Q(-1,2).
例2求点A(4,-3)关于直线2x+2y-5=0对称的点B的坐标.
解设B点坐标为(m,n),方程2x+2y-5=0化为y=-x+52,则可得m=52-(-3)=112,n=-4+52=-32,即B112,32.
可见,用这种方法求形如直线y=±x+m(m≠0)的对称点的坐标问题十分简捷.