全等、放大与复合变换 · 5.3.2

变换的交换律

本标准要求学生检验以不同顺序进行两个变换(先T后U,与先U后T)是否得到相同的像。通过尝试平移、反射、旋转和放大的例子,学生提出并验证关于组合变换何时具有交换性的猜想。

官方学习标准 (5.3.2)

“对组合变换中的交换律提出猜想并加以验证。”

它的含义

本标准要求学生检验以不同顺序进行两个变换(先T后U,与先U后T)是否得到相同的像。通过尝试平移、反射、旋转和放大的例子,学生提出并验证关于组合变换何时具有交换性的猜想。

如何考查

试卷二通常给出一个物体和两个命名的变换,要求学生求出每种顺序下的像并说明它们是否具有交换性。试卷一可能以简短的概念题或判断题形式,针对特定的一对变换来考查这个概念。

例题

变换P是关于x轴的反射,变换Q是按向量(3, −1)的平移。点A的坐标为(2, 4)。

求A先经过P再经过Q后的像,以及A先经过Q再经过P后的像。由此判断P和Q是否具有交换性。

  1. 先P后Q:将A(2, 4)关于x轴反射得(2, −4);再按向量(3, −1)平移得(5, −5)。
  2. 先Q后P:将A(2, 4)按向量(3, −1)平移得(5, 3);再关于x轴反射得(5, −3)。
  3. 比较两个像:(5, −5)不等于(5, −3)。

资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)

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常见问题

组合变换总是具有交换性吗?

不一定。一般情况下,顺序很重要,先T后U与先U后T可能得到不同的像。

只有特殊的组合,例如两个平移、两个同心的放大,或两个绕同一中心的旋转,才总是具有交换性。

如何检验两个变换是否具有交换性?

以一种顺序将两个变换施加于同一个物体,再以相反顺序施加,然后比较所得的两个像。如果坐标(或图形的位置和方向)相同,则这对变换具有交换性;否则顺序就很重要。

哪些类型的组合变换是可交换的?

两个平移总是可交换的,因为向量加法满足交换律。两个共用同一中心的放大是可交换的,因为它们的比例因子只是相乘。

两个绕同一中心的旋转也是可交换的,因为它们的角度只是相加。

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