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旋转

绕哪转、往哪转、转多少。
转完之后,大小形状都不变。

游乐园里转动的摩天轮
从摩天轮的转动,寻找旋转中心。

说清一次旋转,要讲三件事

OA=OA′对应点到旋转中心的距离相等
P(a,b)→P′(−a,−b)转 180°:关于原点对称

旋转中心、旋转方向、旋转角,少一个都说不清。

配套动画:旋转:绕哪转、往哪转、转多少,约 1 分钟。点击播放。

按 2024 人教版九年级上册第二十八章目录编排。28.1 分为旋转性质、作图与应用两个学习课时;28.2 的三个小节各设一个课时。

五课时,把规则学扎实

先读“学什么”,再用易错反例检查自己。

第1课时

28.1 图形的旋转

旋转的三要素和性质

学什么

把一个平面图形绕着平面内某一点 O 转动一个角度,叫图形的旋转。点 O 叫旋转中心,转动的角叫旋转角。

说清一次旋转,要讲三件事(三要素):绕哪个点转(旋转中心)、往哪边转(顺时针还是逆时针)、转多少度(旋转角)。

旋转的三条性质:

  • 对应点到旋转中心的距离相等。
  • 对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角。
  • 旋转前、后的图形全等。
教室墙上的圆形挂钟
钟表的指针绕中心旋转。

考点

  • 找旋转角:找一组对应点,分别和旋转中心连线,夹角就是旋转角。
  • 由性质得等腰三角形:OA=OA′,△OAA′ 是等腰三角形;旋转角是 60° 时它是等边三角形,是 90° 时它是等腰直角三角形。
  • 旋转前后对应边相等、对应角相等,可以直接拿来用。

易错点

旋转角找错。旋转角是“对应点—旋转中心—对应点”的角,比如 ∠AOA′,不是图形里随便一个角。

只说“旋转 90°”,没说方向。顺时针和逆时针转出来的位置不一样。

第2课时

28.1 图形的旋转

旋转作图、坐标与构造全等

学什么

作旋转图形:在图形上找几个关键点,一个一个转。转一个点 A:连 OA,以 OA 为一边按方向画出旋转角,再用圆规在新射线上截取 OA′=OA。像圆规一样,“一脚在中心,画弧找对应点”。

坐标系里绕原点旋转:

点 (a,b) 绕原点旋转
旋转方式对应点
逆时针 90°(−b,a)
顺时针 90°(b,−a)
180°(−a,−b)

记不住就画图,用两个全等的直角三角形推出来,见例题2的图。

女生举着四叶风车
观察风车的叶片,思考图形旋转后的重合。

考点

  • 点 A(3,1) 绕原点逆时针旋转 90°,得 (−1,3)。
  • 正方形、等边三角形里常用旋转把分散的线段“搬”到一起,得到全等三角形。
  • 正方形 ABCD 中把 △ABE 绕 A 旋转使 AB 与 AD 重合,旋转角是 90°。

易错点

坐标旋转时只交换坐标、忘了变号,或者变错了号。转完画一下,看点在哪个象限,最容易发现错误。

第3课时

28.2.1 中心对称及其性质

两个图形成中心对称

学什么

把一个图形绕着某一点旋转 180°,如果它能与另一个图形重合,就说这两个图形关于这个点对称,也叫中心对称。这个点叫对称中心。

性质:

  • 成中心对称的两个图形全等。
  • 对称点所连线段都经过对称中心,并且被对称中心平分。

找对称中心:取一对不同的对称点,所连线段的中点就是对称中心;也可以连接两组对称点,在两条连线是不同直线时取交点。

考点

  • 中心对称中,AO=3,则对称点连线 AA′=6。

易错点

以为全等的两个图形一定成中心对称。还要位置对:转 180° 能重合才行。

第4课时

28.2.2 中心对称图形

中心对称图形

学什么

一个图形绕着某一点旋转 180° 后能与自身重合,这个图形叫中心对称图形,这个点叫它的对称中心。

区分两个说法:“中心对称”说的是两个图形之间的关系;“中心对称图形”说的是一个图形自己的性质。

常见图形
图形轴对称图形中心对称图形
线段是是
等边三角形是不是
平行四边形一般不是是
矩形、菱形、正方形是是
正五边形是不是
正六边形是是
圆是是

正 n 边形绕中心至少旋转 360°n 就能与自身重合。边数是偶数的正多边形才是中心对称图形。

同学举起一幅红色圆形窗花剪纸
从窗花剪纸中,寻找对称与旋转的图案。

考点

  • 平行四边形是中心对称图形,对称中心是对角线的交点;它一般不是轴对称图形。
  • 既是轴对称又是中心对称的:线段、矩形、菱形、正方形、正六边形、圆。
  • 正六边形绕中心至少旋转 60° 与自身重合。

易错点

把等边三角形当成中心对称图形。它转 120° 能和自己重合,但转 180° 不能。

把平行四边形当成轴对称图形。一般的平行四边形沿任何直线对折都不能重合。

第5课时

28.2.3 关于原点对称的点的坐标

横、纵坐标都取相反数

学什么

坐标系里,关于原点对称的两个点,横、纵坐标都互为相反数:P(a,b) 与 P′(−a,−b)。

对应点的连线经过原点,并被原点平分。先分别列出横、纵坐标互为相反数的等式,再求参数。

考点

  • 点 (3,−2) 关于原点的对称点是 (−3,2)。
  • P(a+1,3) 与 Q(−2,b−1) 关于原点对称:a+1=2,3=−(b−1),得 a=1,b=−2。

易错点

关于原点对称只改一个坐标的符号。关于 x 轴对称才只改纵坐标,关于原点对称两个都要改。

先自己想,再看下一步

六道例题。每次只展开一步,也可以从头看。

例题1:旋转性质:等腰直角三角形

在 Rt△ACB 中,∠ACB=90°,AC=3,BC=4。把 △ACB 绕点 C 逆时针旋转 90° 得到 △DCE(点 A 的对应点是 D,点 B 的对应点是 E)。求 CD、DE,以及 AD 的长和 ∠CAD 的度数。

Rt△ACB 绕点 C 逆时针旋转 90° 得到 △DCE
Rt△ACB 绕点 C 逆时针旋转 90° 得到 △DCE直角三角形 ACB,直角在 C,CA=3 竖直向上,CB=4 水平向右。绕 C 逆时针旋转 90° 后,A 转到 C 左边的 D,B 转到 C 上方的 E。虚线连接 A、D。ABCDE90°43
  1. 旋转前后图形全等,对应边相等:

    CD=CA=3

    DE=AB

    AB 用勾股定理:AB=√(3²+4²)=5,所以 DE=5。

  2. A 和 D 是对应点,旋转角是 ∠ACD=90°,并且 CA=CD=3,△ACD 是等腰直角三角形。

  3. AD=32+32=32

    等腰直角三角形的底角是 45°:

    ∠CAD=45°

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题2:坐标系里绕原点旋转

点 A(3,1)。① 绕原点逆时针旋转 90° 得 A′,求 A′ 的坐标;② 绕原点旋转 180° 得 A″,求 A″ 的坐标。

  1. ① 从 A 向 x 轴作垂线,得到一个直角三角形:横向 3,竖向 1。整个三角形绕原点逆时针转 90°,“横向 3”变成竖向向上 3,“竖向 1”变成横向向左 1。

  2. 所以 A′ 在原点左边 1、上边 3:

    A′(−1,3)

    对照规律 (a,b)→(−b,a),a=3,b=1,得 (−1,3)。

  3. ② 旋转 180° 就是关于原点对称,两个坐标都变号:

    A″(−3,−1)

  4. 检验:三个点到原点的距离都是 √(3²+1²)=√10,符合“到旋转中心距离相等”。

    点 A(3,1) 绕原点旋转
    点 A(3,1) 绕原点旋转从原点到 A(3,1) 的线段,逆时针旋转 90° 到 A′(−1,3),旋转 180° 到 A″(−3,−1)。三个点到原点的距离都是 √10。xyO−4−3−2−11234−3−2−11234A(3,1)A′(−1,3)A″(−3,−1)
    • OA
    • 旋转后的 OA′、OA″

    点图上的虚线圆圈,查看每个关键点的含义。

    三个点到原点的距离都等于 √10:旋转不改变到旋转中心的距离。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题3:正方形中的旋转

正方形 ABCD 的边长为 4,点 E 在 BC 上,BE=3。把 △ABE 绕点 A 旋转,使 AB 与 AD 重合,得到 △ADF。① 旋转角是多少度?② 判断 △AEF 的形状;③ 求 EF。

正方形 ABCD 中,△ABE 绕点 A 旋转到 △ADF
正方形 ABCD 中,△ABE 绕点 A 旋转到 △ADF正方形 ABCD,A 在左上,B 左下,C 右下,D 右上。E 在 BC 上。△ABE 绕 A 逆时针旋转 90° 后,B 落到 D,E 落到 CD 延长线上的 F。虚线连接 E、F。ABCDEF

AB 转到 AD,旋转角是 ∠BAD=90°;E 转到 F,AE=AF,∠EAF=90°。

  1. ① B 的对应点是 D,旋转角是 ∠BAD。正方形每个角都是 90°,所以旋转角是 90°。

  2. ② E 的对应点是 F:AE=AF(到旋转中心距离相等),∠EAF=90°(等于旋转角)。△AEF 是等腰直角三角形。

  3. ③ 在 Rt△ABE 中:

    AE=42+32=5

    等腰直角三角形的斜边是直角边的 √2 倍:

    EF=52

  4. 补充:∠ADF=∠B=90°,∠ADC=90°,所以 F、D、C 在同一条直线上,F 在 CD 的延长线上。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题4:中心对称:平行四边形里的等线段

平行四边形 ABCD 的对角线交于点 O,过 O 的直线分别交 AD、BC 于点 E、F。说明 OE=OF。

平行四边形 ABCD 关于对角线交点 O 中心对称
平行四边形 ABCD 关于对角线交点 O 中心对称平行四边形 ABCD,对角线 AC、BD 交于 O。过 O 的直线交 AD 于 E,交 BC 于 F。ABCDEFO

绕 O 转 180°:A 到 C,D 到 B,所以直线 AD 转到直线 CB,E 落在 F 上。

  1. 平行四边形的对角线互相平分:OA=OC,OB=OD。所以平行四边形关于点 O 中心对称。

  2. 绕 O 旋转 180°:A 转到 C,D 转到 B,所以线段 AD 转到线段 CB。

  3. E 在 AD 上,又在过 O 的直线上,转 180° 后仍在这条直线上、又在 CB 上,所以 E 落在 F 上。对称点的连线被对称中心平分:

    OE=OF

  4. 也可以用全等证:∠OAE=∠OCF(内错角),OA=OC,∠AOE=∠COF,△AOE≌△COF(ASA),得 OE=OF。中心对称只是把这个全等“看出来”了。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题5:哪些是中心对称图形

在线段、等边三角形、平行四边形、正方形、正五边形、圆中,哪些是中心对称图形?哪些既是轴对称图形又是中心对称图形?

  1. 逐个想“绕中心转 180° 能不能和自己重合”:

    • 线段:绕中点转 180°,两端互换,能。
    • 等边三角形:转 180° 后顶点朝下,不能。
    • 平行四边形:绕对角线交点转 180°,能。
    • 正方形:能。
    • 正五边形:边数是奇数,转 180° 后顶点对着边,不能。
    • 圆:绕圆心转任何角度都能。
  2. 中心对称图形:线段、平行四边形、正方形、圆。

  3. 再看是否轴对称:平行四边形一般不是轴对称图形,其余三个都是。

    既是轴对称又是中心对称:线段、正方形、圆。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题6:关于原点对称求参数

点 P(a+1,3) 与点 Q(−2,b−1) 关于原点对称,求 a+b 的值。

  1. 关于原点对称,横坐标互为相反数,纵坐标也互为相反数。

  2. 横坐标:

    a+1=2

    a=1

  3. 纵坐标:

    3+(b−1)=0

    b=−2

  4. a+b=1+(−2)=−1

    检验:P(2,3),Q(−2,−3),确实关于原点对称。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

知识点速看

第二十八章 旋转

  • 旋转三要素:旋转中心、方向、角度。
  • 对应点到中心距离相等;对应点与中心连线的夹角等于旋转角。
  • 旋转 60° 常得等边三角形,旋转 90° 常得等腰直角三角形。
  • 关于原点对称:(x,y)→(-x,-y),(3,-2)→(-3,2)。
  • 绕原点逆时针转 90°:(x,y)→(-y,x),(3,1)→(-1,3)。

巧算妙招

这一章有 3 个小窍门,学会了算得又快又对。每个都先问一个问题,再说怎么做,然后做一道例题,最后说什么时候能用、哪里容易错。

妙招 1

旋转 60°,常常藏着等边三角形

先想一想

△ABC 绕点 A 旋转 60° 得到 △AB′C′,AB = 4,BB′ 是多少?

怎么做

旋转后,对应点到旋转中心的距离相等,对应点与中心的连线所成的角等于旋转角。所以 AB = AB′,∠BAB′ = 60°,△ABB′ 是等腰三角形,又有一个角是 60°,就是等边三角形。旋转 90° 时,会得到等腰直角三角形。

例题

△ABC 绕 A 旋转 60° 得 △AB′C′,AB = 4,求 BB′。

  1. AB = AB′ = 4,∠BAB′ = 60°。
  2. △ABB′ 是等边三角形,BB′ = 4。

什么时候能用

旋转中求线段、角度;把分散的线段「转」到一起。

容易用错的地方

  • 旋转角找错,用了 ∠BAC。旋转角是对应点与中心连线的夹角。
  • 以为旋转改变了图形大小。

妙招 2

关于原点对称,横纵坐标都变号

先想一想

点(3,-2)关于原点对称的点是?关于 x 轴对称呢?

怎么做

关于原点对称(绕原点旋转 180°),横、纵坐标都变成相反数:(x,y)→(-x,-y)。关于 x 轴对称,只有纵坐标变号;关于 y 轴对称,只有横坐标变号。

例题

点(3,-2)关于原点、x 轴、y 轴的对称点。

  1. 关于原点:(-3,2)。
  2. 关于 x 轴:(3,2)。
  3. 关于 y 轴:(-3,-2)。

什么时候能用

中心对称的坐标;判断图形是不是中心对称图形(绕中心转 180° 与自身重合)。

容易用错的地方

  • 三种对称混在一起。
  • 平行四边形是中心对称图形,但一般不是轴对称图形。

妙招 3

绕原点逆时针转 90°,(x,y)变成(-y,x)

先想一想

点(3,1)绕原点逆时针旋转 90°,到哪里?

怎么做

从点向 x 轴作垂线,得到一个直角三角形,两条直角边是 3 和 1。旋转 90° 后,这个三角形也转了 90°:横着的边变成竖着的,竖着的边变成横着的。所以逆时针转 90°:(x,y)→(-y,x);顺时针转 90°:(x,y)→(y,-x)。

例题

点(3,1)绕原点逆时针旋转 90°。

  1. 按规律:(-1,3)。
  2. 检查:原点到两点的距离都是 10;两条连线互相垂直(3 ×(-1)+ 1 × 3 = 0,可以画图看出来)。

什么时候能用

坐标系中的旋转作图。

容易用错的地方

  • 逆时针和顺时针的公式弄反。记不住时,画个图看点转到了哪个象限。
  • 只交换了坐标,没变号。

轮到你,把方法用出来

12 题,每题 1 分,第一次检查计分。答完会给出提示与完整解法,做完可重做。

填空只填一个数(度数不写“°”,负数带负号),根号可写 sqrt(2),如 2sqrt(2)。也可点输入框下的符号按钮。

第1题

下列不属于确定一次旋转的要素的是?

查看解法

旋转只改变图形的位置,不改变大小和形状。确定一次旋转需要旋转中心、旋转方向和旋转角。

第2题

△ABC 绕点 A 逆时针旋转 50° 得到 △AB′C′,∠BAB′ 等于多少度?

查看解法

∠BAB′ 是对应点与旋转中心连线的夹角,等于旋转角 50°。

第3题

△ABC 绕点 C 旋转 60° 得到 △A′B′C,AC=4,连接 AA′,AA′ 的长是多少?

查看解法

CA=CA′=4,∠ACA′=60°,△ACA′ 是等边三角形,AA′=4。

第4题

△ABC 绕点 C 顺时针旋转 90° 得到 △A′B′C,AC=2,连接 AA′,AA′ 的长是多少?

查看解法

AA′=22+22=22

第5题

点 (3,−2) 关于原点对称的点是?

查看解法

(3,−2) → (−3,2)。A 是关于 x 轴对称,B 是关于 y 轴对称。

第6题

点 P(a,2) 与点 Q(−3,b) 关于原点对称,a+b 等于多少?

查看解法

a=3,b=−2,a+b=1。

第7题

等边三角形、平行四边形、正方形中,是中心对称图形的有?

查看解法

等边三角形转 180° 不能与自身重合,不是中心对称图形;平行四边形和正方形都是。

第8题

下列图形中,既是轴对称图形又是中心对称图形的是?

查看解法

等边三角形、正五边形只是轴对称图形;平行四边形一般只是中心对称图形;矩形两个都是。

第9题

正方形 ABCD 中,△ABE 绕点 A 旋转后与 △ADF 重合,旋转角是多少度?

查看解法

旋转角 ∠BAD=90°。

第10题

正六边形绕它的中心至少旋转多少度,能与自身重合?

查看解法

360°÷6=60°

第11题

点 A(2,1) 绕原点逆时针旋转 90° 得到点 A′,A′ 的横坐标是多少?

查看解法

A′(−1,2),横坐标 −1。点从第一象限转到了第二象限。

第12题

关于中心对称,下列说法错误的是?

查看解法

全等的两个图形,位置不一定满足“绕某点转 180° 重合”,所以 D 错误。

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教材节名与学习说明

正式节名为:28.1 图形的旋转;28.2 中心对称(28.2.1 中心对称及其性质、28.2.2 中心对称图形、28.2.3 关于原点对称的点的坐标)。本页共五个学习课时,课时副标题为学习提示;绕原点旋转 90° 作为旋转的应用。

节名按已核对的 2024 人教版九年级上册公开目录整理。例题与练习由鼓捣星球编写,并非原书原题;本页不是出版社官方网站,请以学校发放的课本为准。

转完一个点,量一量它到旋转中心的距离。暂时卡住时,先问自己:旋转中心是哪个点?旋转角是哪个角?