【创新设计】高考数学一轮复习 第15章 几何证明选讲配套文档 理 苏教版.DOC

第十五章系列4选考部分第1讲几何证明选讲74考点梳理1平行截割定理(1)平行线等分线段定理如果一组平行线在一条直线上截得的线段相等，那么在任一条(与这组平行线相交的)直线上截得的线段也相等(2)平行线分线段成比例定理两条直线与一组平行线相交，它们被这组平行线截得的对应线段成比例2相似三角形的判定与性质(1)相似三角形的判定定理两角对应相等的两个三角形相似两边对应成比例且夹角相等的两个三角形相似；三边对应成比例的两个三角形相似；(2)相似三角形的性质定理相似三角形的对应线段的比等于相似比相似三角形周长的比等于相似比相似三角形面积的比等于相似比的平方3直角三角形射影定理直角三角形一条直角边的平方等于该直角边在斜边上的射影与斜边的乘积，斜边上的高的平方等于两条直角边在斜边上的射影的乘积4圆中有关的定理(1)圆周角定理：圆周角的度数等于其所对弧的度数的一半(2)圆心角定理：圆心角的度数等于它所对弧的度数(3)切线的判定与性质定理切线的判定定理过半径外端且与这条半径垂直的直线是圆的切线切线的性质定理圆的切线垂直于经过切点的半径(4)切线长定理从圆外一点引圆的两条切线，切线长相等(5)弦切角定理：弦切角的度数等于其所夹弧的度数的一半(6)相交弦定理：圆的两条相交弦，每条弦被交点分成的两条线段长的积相等(7)切割线定理从圆外一点引圆的一条割线与一条切线，切线长是这点到割线与圆的两个交点的线段长的等比中项(8)圆内接四边形的性质与判定定理圆内接四边形判定定理a如果四边形的对角互补，则此四边形内接于圆；b如果四边形的一个外角等于它的内角的对角，那么这个四边形的四个顶点共圆圆内接四边形性质定理a圆内接四边形的对角互补；b圆内接四边形的外角等于它的内角的对角【助学微博】复习时仍以圆与三角形的综合为主，难度中等(1)要掌握好基础知识，如相似三角形的判定与性质定理、圆周角与弦切角定理、圆的内接四边形的判定与性质定理、与圆有关的比例线段，这些定理是进行几何证明的依据(2)高考试题多以圆为载体，和三角形、四边形相结合来命题，这类试题往往要综合运用多个定理或添设一定的辅助线才能解决，在解题时要注意总结一些添设辅助线的方法技巧考点自测1.(2009江苏卷)如图，在四边形abcd中，abcbad.求证：abcd.证明由abcbad，得acbbda，故a、b、c、d四点共圆，从而cabcdb.再由abcbad，得cabdba.因此dbacdb，abcd.2.(2012镇江市期末考试)已知梯形abcd为圆内接四边形，adbc，过点c作该圆的切线，交ad的延长线于点e，求证：abcedc.证明因为ce为圆的切线，所以dcedac.因为adbc，所以dacbca，所以dcebca.因为梯形abcd为圆内接四边形，所以edcabc.所以abcedc.3.(2013镇江调研)如图，圆o的直径ab4，c为圆周上的一点，bc2，过点c作圆o的切线l，过点a作l的垂线ad，ad分别与直线l、圆o交于点d、e，求dac的度数与线段ae的长证明在rtabc中，ab2bc，因此abc60.由于直线l为过点c的切线，dcacba，所以dca60.由addc，得dac30.则在aoe中，eaodaccab60，oeoa.于是aeaoab2.考向一相似三角形的判定及性质【例1】如图，bd、ce是abc对应边上的高求证：adeabc.证明bd、ce是abc的高，aecadb90.又aa，aecadb，.又aa，adeabc.方法总结 (1)判定两个三角形相似要注意结合图形性质灵活选择判定定理，特别要注意对应角和对应边(2)相似三角形的性质可用来证明线段成比例、角相等；可间接证明线段相等【训练1】如图，在梯形abcd中，abcd，且ab2cd，e，f分别是ab，bc的中点，ef与bd相交于点m.若db9，求bm的长解e是ab的中点，ab2eb.ab2cd，cdeb.又abcd，四边形cbed是平行四边形cbde，edmfbm.f是bc的中点，de2bf.dm2bm，bmdb3.考向二与圆有关的相似三角形的判定【例2】(2012新课标全国卷)如图，d，e分别为abc边ab，ac的中点，直线de交abc的外接圆于f，g两点若cfab，证明：(1)cdbc；(2)bcdgbd.证明(1)如图，因为d，e分别为ab，ac的中点，所以debc.又已知cfab，故四边形bcfd是平行四边形，所以cfbdad.而cfad，连结af，所以四边形adcf是平行四边形，故cdaf.因为cfab，所以bcaf，故cdbc.(2)因为fgbc，故gbcf.由(1)可知bdcf，所以gbbd.bgdbdg，由bccd知，cbdcdb.又因为dgbefcdbc，故bcdgbd.方法总结 在证明角或线段相等时，要注意等量代换在证明线段的乘积相等时，通常用三角形相似或圆的切割线定理【训练2】(2012南京调研)如图，已知圆上的弧，过c点的圆的切线与ba的延长线交于e点，证明：(1)acebcd；(2)bc2becd.证明(1)因为，所以abcbcd.又因为ec与圆相切于点c，故aceabc，所以acebcd.(2)因为ecbcdb，ebcbcd，所以bdcecb，故，即bc2becd.考向三相交弦定理、割线定理、切割线定理、切线长定理的应用【例3】 如图，ab是o的直径，c，f为o上的点，ac是baf的平分线，过点c作cdaf交af的延长线于d点，cmab，垂足为点m.证明：(1)dc是o的切线；(2)ammbdfda.证明(1)如图，连接oc，oaoc，ocaoac.又ac是baf的平分线，dacoac.dacoca.adoc.又cdad，occd，即dc是o的切线(2)ac是baf的平分线，cdacma90，cdcm.由(1)知dc2dfda，又cm2ammb，ammbdfda.方法总结 已知圆的切线时，第一要考虑过切点和圆心的连线得直角；第二应考虑弦切角定理；第三涉及线段成比例或线段的积时要考虑切割线定理【训练3】如图，设abc的外接圆的切线ae与bc的延长线交于点e，bac的平分线与bc交于点d.求证：ed2eceb.证明因为ae是圆的切线，所以abccae.又因为ad是bac的平分线，所以badcad.从而abcbadcaecad.因为adeabcbad，daecaecad，所以adedae，故eaed.因为ea是圆的切线，所以由切割线定理知，ea2eceb.而eaed，所以ed2eceb.考向四四点共圆的判定【例4】如图，已知abc的两条角平分线ad和ce相交于h，b60，f在ac上，且aeaf.证明：(1)b、d、h、e四点共圆；(2)ec平分def.证明(1)在abc中，因为b60，所以bacbca120.因为ad、ce是角平分线，所以hachca60，故ahc120.于是ehdahc120.因为ebdehd180，所以b、d、h、e四点共圆(2)连接bh，则bh为abc的平分线，得hbd30.由(1)知b、d、h、e四点共圆，所以cedhbd30.又aheebd60，由已知可得efad，可得cef30.所以ec平分def.方法总结 (1)如果四点与一定点距离相等，那么这四点共圆；(2)如果四边形的一组对角互补，那么这个四边形的四个顶点共圆；(3)如果四边形的一个外角等于它的内对角，那么这个四边形的四个顶点共圆【训练4】如图所示，已知ap是o的切线，p为切点，ac是o的割线，与o交于b、c两点，圆心o在pac的内部，点m是bc的中点(1)证明：a，p，o，m四点共圆；(2)求oamapm的大小(1)证明连接op、om，ap与o相切于p，opap，又m是o的弦bc的中点，ombc，于是omaopa180，由圆心o在pac的内部，可知四边形apom的对角互补，a，p，o，m四点共圆(2)解由(1)得a，p，o，m四点共圆，可知oamopm，又opap，由圆心在pac的内部，可知opmapm90，oamapm90.规范解答27化解与转化法在几何证明中的应用以近几年的高考来看，几何证明的高考命题集中在以圆为载体和三角形、四边形相结合的综合性题目上，这类试题往往要综合运用多个定理和添加一定的辅助线才能解决【示例】 (2012辽宁卷)如图，o和o相交于a，b两点，过a作两圆的切线分别交两圆于c，d两点，连结db延长交o于点e.证明：(1)acbdadab；(2)acae.审题路线图 (1)证明acbdadab，转化成比例，利用三角形相似得出；(2)证明线段相等可以利用相似、等量代换等转化解答示范 证明：(1)由ac与o相切于a，得cabadb，同理acbdab，所以acbdab.从而，即acbdadab.(4分)(2)由ad与o相切于a，得aedbad，又adebda，得eadabd.从而，即aebdadab.(8分)结合(1)的结论，acae.(10分)点评 本题考查平面几何中的相似三角形知识及弦切角知识，关键是要把握相似三角形的判定定理，分清各种情况的符合条件，看两个三角形已经具备哪些条件，还差哪个条件，再去考虑高考经典题组训练1.(2012江苏卷)如图，ab是圆o的直径，d，e为圆o上位于ab异侧的两点，连结bd并延长至点c，使bddc，连结ac，ae，de.求证：ec.证明如图，连接od，因为bddc，o为ab的中点，所以odac，于是odbc.因为obod，所以odbb.于是bc.因为点a，e，b，d都在圆o上，且d，e为圆o上位于ab异侧的两点，所以e和b为同弧所对的圆周角，故eb.所以ec.2.(2010江苏卷)ab是o的直径，d为o上一点，过点d作o的切线交ab延长线于c，若dadc，求证：ab2bc.证明如图，连接od、bd.ab是o的直径，adb90，ab2ob.dc是o的切线，cdo90.又dadc，ac，于是adbcdo，从而abco，即2obobbc，得obbc.故ab2bc.3.(2008海南、宁夏卷)如图，过圆o外一点m作它的一条切线，切点为a，过a作直线ap垂直直线om，垂足为p.(1)证明：omopoa2；(2)n为线段ap上一点，直线nb垂直直线on，且交圆o于b点过b点的切线交直线on于k.证明：okm90.证明(1)ma是圆o的切线，oaam.又apom，在rtoam中，由射影定理知，oa2omop.(2)bk是圆o的切线，bnok，同(1)，有ob2onok.oboa，opomonok，即.又nopmok，nopmok，故okmopn90.4.(2011辽宁卷)如图，a、b、c、d四点在同一圆上，ad的延长线与bc的延长线交于e点，且eced.(1)证明：cdab；(2)延长cd到f，延长dc到g，使得efeg，证明：a，b，g，f四点共圆证明(1)eced，edcecd.a、b、c、d四点在同一圆上，edceba.ecdeba.cdab.(2)如图，连接af、bg，cdab，eced，aebe，edcecd.effg，efdegc，fedgec.在efa和egb中，efaegb，faegbe.cdab，edcecd，eabeba，fabgba.又cdab，afgfab180，afggba180.故a、b、g、f四点共圆分层训练a级基础达标演练(时间：30分钟满分：60分)1.(2012镇江调研)如图，abc的角平分线ad的延长线交它的外接圆于点e.(1)证明：abeadc；(2)若abc的面积sadae，求bac的大小(1)证明由已知条件，可得baecad.因为aeb与acb是同弧所对的圆周角，所以aebacd.故abeadc.(2)解因为abeadc，所以，即abacadae.又sabacsinbac，且sadae，故abacsinbacadae，则sinbac1.又bac为abc的内角，所以bac90.2.(2011江苏卷)如图，圆o1与o2内切于点a，其半径分别为r1与r2(r1r2)圆o1的弦ab交圆o2于点c(o1不在ab上)求证：abac为定值证明如图，连接ao1，并延长分别交两圆于点e和点d，连接bd、ce.圆o1与圆o2内切于点a，点o2在ad上，故ad、ae分别为圆o1，圆o2的直径从而abdace90.bdce，于是，abac为定值3.如图，abc是直角三角形，acb90，cdab于d，e是ac的中点，ed的延长线与cb的延长线交于点f.求证：fd2fbfc.证明e是rtacd斜边ac的中点，deea，a2.又12，1a.fdccdb1901，fbdacba90a，fdcfbd.又f是公共角，fbdfdc，fd2fbfc.4.(2012苏州市调研(一)如图，在abc中，cm是acb的平分线，amc的外接圆o交bc于点n.若acab，求证：bn2am.证明连结mn.因为cm是acb的平分线，所以acmncm，所以ammn.因为bb，bmna，所以bmnbca，所以2，即bn2mn2am.5.如图，梯形abcd内接于o，adbc，过点c作o的切线，交bd的延长线于点p，交ad的延长线于点e.(1)求证：ab2debc；(2)若bd9，ab6，bc9，求切线pc的长(1)证明adbc，.abcd，edcbcd.又pc与o相切，ecddbc.cdebcd.cd2debc，即ab2debc.(2)解由(1)知，de4，adbc，pdepbc，.又pbpd9，pd，pb.pc2pdpb.pc.6.如图所示，已知o1和o2相交于a，b两点，过a点作o1的切线交o2于点c，过点b作两圆的割线，分别交o1，o2于点d，e，de与ac相交于点p.(1)求证：adec；(2)若ad是o2的切线，且pa6，pc2，bd9，求ad的长(1)证明连接ab，如图所示ac是o1的切线，bacd.又bace，de.adec.(2)解设bpx，pey，pa6，pc2，xy12.根据(1)，可得adpcep，即，由，可得或(负值舍去)，de9xy16.ad是o2的切线，ad2dbde916.ad12.分层训练b级创新能力提升1.(2012常州市期末考试)如图，圆o是abc的外接圆，延长bc边上的高ad交圆o于点e，h为abc的垂心求证：dhde.证明连结ce，ch.因为h为abc的垂心，所以ecdbad90abc，hcd90abc，所以ecdhcd.又因为cdhe，cd为公共边，所以hdcedc，所以dhde.2.(2012泰州调研一)已知ad是abc的外角eac的平分线，交bc的延长线于点d，延长da交abc的外接圆于点f，连接fb、fc.(1)求证：fbfc；(2)若ab是abc外接圆的直径，eac120，bc3，求ad的长(1)证明ad平分eac，eaddac.四边形afbc内接于圆，dacfbc.eadfabfcb，fbcfcb，fbfc.(2)解ab是圆的直径，acd90.eac120，daceac60，d30.在rtacb中，bc3，bac60，ac3，又在rtacd中，d30，ac3，ad6.3.(2013宿迁联考)如图，o的半径ob垂直于直径ac，m为ao上一点，bm的延长线交o于n，过点n的切线交ca的延长线于p.(1)求证：pm2papc；(2)若o的半径为2，oaom，求mn的长(1)证明连结on.因为pn切o于n，所以onp90.所以onbbnp90.因为obon，所以obnonb.因为boac于o，所以obnbmo90.所以bnpbmopmn.所以pmpn.所以pm2pn2papc.(2)解om2，bo2，bm4.因为bmmncmma(22)(22)8，所以mn2.4.如图，已知c是以ab为直径的半圆o上一点，chab于点h，直线ac与过b点的切线相交于点d，e为ch的中点，连接ae并延长交bd于点f，直线cf交直线ab于点g.(1)求证：点f是bd的中点；(2)求证：cg是o的切线；(3)若fbfe2，求o的半径(1)证明chab，dbab，aehafb，aceadf.heec，bffd.即点f是bd的中点(2)证明连接cb、oc，ab是直径，acb90.f是bd的中点，cbffcb.cbfbac，bacaco，fcbaco.acoocb90，bcfocb90.ocf90.cg是o的切线(3)解由fcfbfe，得fcefec.ggch90，fagfec90，fagg.fafg，fbag，abbg.由切割线定理，得(2fg)2bgag2bg2.在rtbgf中，由勾股定理，得bg2fg2bf2.由，得fg24fg120.解得fg6或fg2(舍去)abbg4.o的半径为2.5.(2013南京模拟)如图，设ab为o的任一条不与直线l垂直的直径，点p是o与l的公共点，acl，bdl，垂足分别为c、d，且pcpd，求证：(1)l是o的切线；(2)pb平分abd.证明如图(1)连结op，因为acl，bdl，所以acbd.又oaob，pcpd，所以opbd.从而opl.因为点p在o上，所以l是o的切线(2)连结ap，因为l是o的切线，所以bpdbap.又bpdpbd90，bappba90，所以pbapbd，即pb平分abd.6.(2012常州一中期中)如图，从圆o外一点p作圆o的两条切线，切点分别为a、b，ab与op交于点m，设cd为过点m且不过圆心o的一条弦，求证：o、c、p、d四点共圆证明pa、pb为圆o的两条切线，op垂直平分弦ab，ambm.在rtoap中，ommpam2，在圆o中，ambmcmdm，ommpcmdm，又弦cd不过圆心o，o、c、p、d四点共圆.特别提醒：教师配赠习题、课件、视频、图片、文档等各种电子资源见创新设计高考总复习光盘中内容.第2讲矩阵与变换考点梳理1乘法规则(1)行矩阵a11a12与列矩阵的乘法规则：a11a12a11b11a12b21(2)二阶矩阵与列向量的乘法规则：.设a是一个二阶矩阵，、是平面上的任意两个向量，、1、2是任意三个实数，则a()a；a()aa；a(12)1a2a.(3)两个二阶矩阵相乘的结果仍然是一个矩阵，其乘法法则如下：性质：一般情况下，abba，即矩阵的乘法不满足交换律；矩阵的乘法满足结合律，即(ab)ca(bc)；矩阵的乘法不满足消去律2矩阵的逆矩阵(1)逆矩阵的有关概念：对于二阶矩阵a，b，若有abbae，则称a是可逆的，b称为a的逆矩阵若二阶矩阵a存在逆矩阵b，则逆矩阵是唯一的，通常记a的逆矩阵为a1，a1b.(2)逆矩阵的求法：一般地，对于二阶可逆矩阵a(detaadbc0)，它的逆矩阵为a1.(3)逆矩阵与二元一次方程组：如果关于变量x，y的二元一次方程组的系数矩阵a可逆，那么该方程组有唯一解1，其中a1.3二阶矩阵的特征值和特征向量(1)特征值与特征向量的概念设a是一个二阶矩阵，如果对于实数，存在一个非零向量，使得a，那么称为a的一个特征值，而称为a的一个属于特征值的一个特征向量(2)特征多项式与特征方程设是二阶矩阵a的一个特征值，它的一个特征向量为，则a，即满足二元一次方程组故(*)则(*)式有非零解的充要条件是它的系数矩阵的行列式0.记f()为矩阵a的特征多项式；方程0，即f()0称为矩阵a的特征方程(3)特征值与特征向量的计算如果是二阶矩阵a的特征值，则是特征方程f()2(ad)adbc0的一个根解这个关于的二元一次方程，得1、2，将1、2分别代入方程组(*)，分别求出它们的一个非零解记1，2.则a111、a222，因此1、2是矩阵a的特征值，1，2为矩阵a的分别属于特征值1、2的一个特征向量【助学微博】常见考查角度(1)矩阵的概念和常见变换的识别与简单应用，重点是变换前后的方程表达式；(2)矩阵的乘法和运算性质及矩阵与逆矩阵；(3)考查求二阶矩阵的特征值与特征向量；(4)二阶矩阵的特征值与特征向量简单应用考点自测1(2012徐州调研)曲线c1：x22y21在矩阵m的作用下变换为曲线c2，求c2的方程解设p(x，y)为曲线c2上任意一点，p(x，y)为曲线x22y21上与p对应的点，则，即因为p是曲线c1上的点，所以c2的方程为(x2y)2y21.2(2012如皋中学质量检测)已知矩阵a，b，求满足axb的二阶矩阵x.解由题意，得a1，axb，xa1b.3(2013扬州调研)已知矩阵a将点(1,0)变换为(2,3)，且属于特征值3的一个特征向量是，求矩阵a.解设a，由，得由3，得所以所以a.考向一矩阵与变换【例1】 (2012苏州市自主学习调查)已知a，b是实数，如果矩阵m所对应的变换将直线xy1变换成x2y1，求a，b的值解设点(x，y)是直线xy1上任意一点，在矩阵m的作用下变成点(x，y)，则，所以因为点(x，y)，在直线x2y1上，所以(22b)x(a2)y1，即所以方法总结 理解变换的意义，掌握矩阵的乘法运算法则是求解的关键，利用待定系数法，构建方程是解决此类题的关键【训练1】 (2013南京金陵中学月考)求曲线2x22xy10在矩阵mn对应的变换作用下得到的曲线方程，其中m，n.解mn.设p(x，y)是曲线2x22xy10上任意一点，点p在矩阵mn对应的变换下变为点p(x，y)，则.于是xx，yx，代入2x22xy10，得xy1.所以曲线2x22xy10在mn对应的变换作用下得到的曲线方程为xy1.考向二考查二阶逆矩阵与二元一次方程组【例2】 已知矩阵m所对应的线性变换把点a(x，y)变成点a(13,5)，试求m的逆矩阵及点a的坐标解依题意得由m，得|m|1，故m1.从而由得，故a(2，3)为所求方法总结 求逆矩阵时，可用定义法解方程处理，也可以用公式法直接代入求解在求逆矩阵时要重视(ab)1b1a1性质的应用【训练2】 已知矩阵a，(1)求矩阵a的逆矩阵；(2)利用逆矩阵知识解方程组解(1)法一设逆矩阵为a1，则由，得解得a1.法二由公式知若a，则a1.(2)已知方程组可转化为即axb，其中a，x，b，且由(1)，得a1.因此，由axb，同时左乘a1，有a1axa1b.即原方程组的解为考向三求矩阵的特征值与特征向量【例3】 (2012常州市期末考试)求矩阵m的特征值及对应的特征向量解由题意知，矩阵m的特征多项式为f()(2)(1)426(3)(2)令f()0，得到矩阵m的特征值为13，22.当13时，由可得矩阵m的一个特征向量为1；当22时，由可得矩阵m的一个特征向量为2.方法总结 已知a，求特征值和特征向量，其步骤为：令f()(a)(d)bc0，求出特征值；列方程组赋值法求特征向量，一般取x1或者y1，写出相应的向量【训练3】 已知ar，矩阵a对应的线性变换把点p(1,1)变成点p(3,3)，求矩阵a的特征值以及每个特征值的一个特征向量解由题意，得a13，即a2，矩阵a的特征多项式为f()(1)24(1)(3)，令f()0，所以矩阵a的特征值为11，23.对于特征值11，解相应的线性方程组得一个非零解因此，是矩阵a的属于特征值11的一个特征向量；对于特征值23，解相应的线性方程组得一个非零解因此，是矩阵a的属于特征值23的一个特征向量规范解答28程序化解决矩阵问题矩阵与变换题运算要细心，变换的复合、二阶矩阵的乘法、二阶矩阵的逆矩阵的求解，二阶矩阵的特征值与特征向量的求解等计算量都比较大，计算时要细心【示例】 (2011福建卷)设矩阵m(其中a0，b0)(1)若a2，b3，求矩阵m的逆矩阵m1；(2)若曲线c：x2y21在矩阵m所对应的线性变换作用下得到曲线c：y21，求a，b的值审题路线图 (1)利用mm1e求解，或利用求逆矩阵公式求解(2)先设出变换前后的坐标分别为(x，y)，(x，y)利用矩阵乘法列出方程组，代入变换后方程求解解答示范 (1)设矩阵m的逆矩阵m1，则mm1.又m，所以，所以2x11,2y10,3x20,3y21，即x1，y10，x20，y2，故所求的逆矩阵m1.(3分)(2)设曲线c上任意一点p(x，y)，它在矩阵m所对应的线性变换作用下得到点p(x，y)，则，即又点p(x，y)在曲线c上，所以y21，则b2y21为曲线c的方程又已知曲线c的方程为x2y21，故又a0，b0，所以(7分)点评 解决本题的关键是准确把握变换前后点的坐标之间的关系，并且熟练掌握求逆矩阵的操作方法与步骤高考经典题组训练1(2011江苏卷)已知矩阵a，向量.求向量，使得a2.解a2，设，由a2，得，解得，即(1,2)2(2012福建卷)设曲线2x22xyy21在矩阵a(a0)对应的变换作用下得到的曲线为x2y21.(1)求实数a，b的值；(2)求a2的逆矩阵解设曲线2x22xyy21上任意点p(x，y)在矩阵a对应的变换作用下的像是p(x，y)由，得又点p(x，y)在x2y21上，所以x2y21，即a2x2(bxy)21，整理得(a2b2)x22bxyy21.依题意得解得或因为a0，所以由知，a，a2.所以|a2|1，(a2)1.3(2012江苏卷)已知矩阵a的逆矩阵a1，求矩阵a的特征值解因为aa1e，所以a(a1)1.因为a1，所以a(a1)1，于是矩阵a的特征多项式为f()234.令f()0，解得a的特征值11，24.4(2010江苏卷)在平面直角坐标系xoy中，a(0,0)，b(2,0)，c(2,1)，设k0，kr，m，n，点a、b、c在矩阵mn对应的变换下得到点a1、b1、c1，a1b1c1的面积是abc面积的2倍，求实数k的值解由题设mn.由，可知a1(0,0)，b1(0，2)，c1(k，2)计算得abc的面积是1，a1b1c1的面积是|k|，则由题设知|k|212.k的值为2或2.分层训练a级基础达标演练(时间：30分钟满分：60分)1(2009江苏卷)求矩阵a的逆矩阵解设矩阵a的逆矩阵为，则，即.故解得从而a的逆矩阵为a1.2(2008江苏卷)在平面直角坐标系xoy中，设椭圆4x2y21在矩阵a对应的变换作用下得到曲线f，求f的方程解设p(x0，y0)是椭圆上任意一点，点p(x0，y0)在矩阵a对应的变换下变为点p(x0，y0)则有，即又点p在椭圆上，故4xy1，从而xy1.曲线f的方程是x2y21.3已知矩阵m，n，且mn.(1)求实数a、b、c、d的值；(2)求直线y3x在矩阵m所对应的线性变换作用下的像的方程解(1)由题设得：解得(2)矩阵m对应的线性变换将直线变成直线(或点)，可取直线y3x上的两点(0,0)，(1,3)，由，得点(0,0)，(1,3)在矩阵m所对应的线性变换作用下的像是点(0,0)，(2,2)从而，直线y3x在矩阵m所对应的线性变换作用下的像的方程为yx.4(2012苏北四市调研一)若点a(2,2)在矩阵m对应变换的作用下得到的点为b(2,2)，求矩阵m的逆矩阵解由题意，知m，即，解得m.由m1m，解得m1.5(2013南通调研)已知二阶矩阵a，矩阵a属于特征值11的一个特征向量为a1，属于特征值24的一个特征向量为a2，求矩阵a.解由特征值、特征向量定义可知，aa11a1，即1，得同理可得解得a2，b3，c2，d1.因此矩阵a.6(2012扬州调研)已知矩阵m，求m的特征值及属于各特征值的一个特征向量解由矩阵m的特征多项式f()(3)210，解得12，24，即为矩阵m的特征值设矩阵m的特征向量为，当12时，由m2，可得可令x1，得y1，1是m的属于12的特征向量当24时，由m4，可得取x1，得y1，2是m的属于24的特征向量分层训练b级创新能力提升1(2013南京模拟)求曲线c：xy1在矩阵m对应的变换作用下得到的曲线c1的方程解设p(x0，y0)为曲线c：xy1上的任意一点，它在矩阵m对应的变换作用下得到点q(x，y)由，得解得因为p(x0，y0)在曲线c：xy1上，所以x0y01.所以1，即x2y24.所以所求曲线c1的方程为x2y24.2已知矩阵a，b，求(ab)1.解ab.设(ab)1，则由(ab)(ab)1，得，即，所以解得故(ab)1.3(2011福建卷)设矩阵m(其中a0，b0)(1)若a2，b3，求矩阵m的逆矩阵m1；(2)若曲线c：x2y21在矩阵m所对应的线性变换作用下得到曲线c：y21，求a、b的值解(1)设矩阵m的逆矩阵m1，则mm1.又m.2x11,2y10,3x20,3y21，即x1，y10，x20，y2，故所求的逆矩阵m1.(2)设曲线c上任意一点p(x，y)，它在矩阵m所对应的线性变换作用下得到点p(x，y)，则，即又点p(x，y)在曲线c上，y21.则b2y21为曲线c的方程又已知曲线c的方程为x2y21，故又a0，b0，4(2012南通调研)已知矩阵m，其中ar，若点p(1，2)在矩阵m的变换下得到点p(4,0)，求：(1)实数a的值；(2)矩阵m的特征值及其对应的特征向量解(1)由，所以22a4.所以a3.(2)由(1)知m，则矩阵m的特征多项式为f()(2)(1)6234.令f()0，得矩阵m的特征值为1与4.当1时，xy0.所以矩阵m的属于特征值1的一个特征向量为.当4时，2x3y0.所以矩阵m的属于特征值4的一个特征向量为.5已知二阶矩阵m有特征值8及对应的一个特征向量e1，并且矩阵m对应的变换将点(1,2)变换成(2,4)(1)求矩阵m；(2)求矩阵m的另一个特征值，及对应的一个特征向量e2的坐标之间的关系；(3)求直线l：xy10在矩阵m的作用下的直线l的方程解(1)设m，则8，故因，故联立以上两方程组解得a6，b2，c4，d4，故m.(2)由(1)知，矩阵m的特征多项式为f()(6)(4)821016，故其另一个特征值为2.设矩阵m的另一个特征向量是e2，则me22，解得2xy0.(3)设点(x，y)是直线l上的任一点，其在矩阵m的变换下对应的点的坐标为(x，y)，则，即xxy，yxy，代入直线l的方程后并化简得xy20，即xy20.6已知矩阵a，a的一个特征值2，其对应的特征向量是1.(1)求矩阵a；(2)若向量，计算a5的值解(1)a.(2)矩阵a的特征多项式为f()2560，得12，23，当12时，1，当23时，得2.由m1n2，得解得m3，n1.a5a5(312)3(a51)a523(1)232535.特别提醒：教师配赠习题、课件、视频、图片、文档等各种电子资源见创新设计高考总复习光盘中内容.第3讲坐标系与曲线的极坐标方程考点梳理1极坐标系(1)极坐标系的建立：在平面内取一个定点o，叫做极点，从o点引一条射线ox，叫做极轴，再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向)，这样就确定了一个极坐标系设m是平面内一点，极点o与点m的距离om叫做点m的极径，记为，以极轴ox为始边，射线om为终边的角叫做点m的极角，记为.有序数对(，)叫做点m的极坐标，记作m(，)(2)极坐标与直角坐标的互化：把直角坐标系的原点作为极点，x轴的正半轴作为极轴，并在两种坐标系中取相同的长度单位，设m是平面内任意一点，它的直角坐标是(x，y)，极坐标为(，)，则它们之间的关系为xcos_，ysin_.又可得到关系式：2x2y2，tan .2直线的极坐标方程(1)若直线过点m(0，0)，且极轴到此直线的角为，则它的方程为：sin()0sin(0)推导如下：如图所示，设直线l上任意一点为p(，)，在pom中，由正弦定理，得.因为omp0，opm，所以直线l的极坐标方程是sin()0sin(0)(*)(2)几个特殊位置的直线的极坐标方程(r)表示过极点且与极轴成角的直线(如图)；cos a表示过(a,0)且垂直于极轴的直线(如图)；sin b表示过且平行于极轴的直线(如图)3圆的极坐标方程(1)若圆心为m(0，0)，半径为r的圆方程为220cos(0)r20.推导如下：如图所示，设圆上任意一点为p(，)，在pom中，由余弦定理，得pm2om2op22omopcospom，故圆的极坐标方程是220cos(0)r20.(2)几个特殊位置的圆的极坐标方程r表示圆心在极点，半径为r的圆(如图)2rcos_表示圆心在(r,0)，半径为r的圆(如图)；2rsin_表示圆心在，半径为r的圆(如图)【助学微博】一个复习指导解决极坐标系中的一些问题时，主要的思路是将极坐标化为直角坐标，在直角坐标系下求解后，再转化为极坐标直线、圆、椭圆的极坐标方程是本节高考考查的重点应注意极坐标系中求解问题的基本方法，熟悉直线、圆、椭圆的极坐标方程注意点的极坐标的多样性由于角表示方法的多样性，故点m的极坐标(，)的形式不唯一对于给定的一点m，的值可正、可负：当0时，极角的始边为极轴ox，终边为射线om；当0时，极角的始边为极轴ox，终边为射线om的反向延长线就是说，极坐标(，)与(，)表示的两点关于极点对称考点自测1(2011西安五校一模)在极坐标系(，)(02)中，求曲线2s