坐标确定位置

📘 平面直角坐标系·
⭐⭐
·描点、距离公式

🎯 学习目标

  • 理解平面直角坐标系中点的位置如何由坐标确定
  • 掌握在坐标系中准确描点的方法
  • 会用距离公式计算两点之间的距离

📚 核心概念

在平面直角坐标系中,我们用一对有序实数 (x,y)(x, y) 来表示平面上的一个点,其中 xx 叫做横坐标,yy 叫做纵坐标。横轴(通常叫 xx 轴)水平向右为正方向,纵轴(通常叫 yy 轴)竖直向上为正方向,两轴交点称为原点,记作 (0,0)(0, 0)

要描出一个点,比如 (3,2)(3, -2),先从原点出发,沿 xx 轴向右走 3 个单位(因为横坐标是 3),再沿垂直方向向下走 2 个单位(因为纵坐标是 -2),落脚的位置就是该点。

如果已知两个点 A(x1,y1)A(x_1, y_1)B(x2,y2)B(x_2, y_2),它们之间的距离可以用距离公式计算:

AB=(x2x1)2+(y2y1)2AB = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}

这个公式来源于勾股定理。想象把两点连成一条线段,再分别向 xx 轴和 yy 轴作垂线,就构成一个直角三角形,两条直角边分别是横纵坐标之差的绝对值,斜边就是两点间的距离。

📝 关键公式

  • 点的坐标表示:点 PP 的位置记作 (x,y)(x, y)

    • 示例:(2,5)(2, 5) 表示横坐标为 2、纵坐标为 5 的点。
  • 两点间距离公式:若 A(x1,y1)A(x_1, y_1)B(x2,y2)B(x_2, y_2),则

AB=(x2x1)2+(y2y1)2 AB = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}
  • 示例:A(1,2)A(1, 2)B(4,6)B(4, 6),则 AB=(41)2+(62)2=9+16=25=5AB = \sqrt{(4-1)^2 + (6-2)^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5

💡 经典例题

例题1(基础):在平面直角坐标系中描出点 A(2,3)A(-2, 3) 和点 B(0,1)B(0, -1)

解题过程

  1. 描点 A(2,3)A(-2, 3):从原点向左走 2 个单位(横坐标 -2),再向上走 3 个单位(纵坐标 3),标记该点为 AA
  2. 描点 B(0,1)B(0, -1):横坐标为 0,说明在 yy 轴上;纵坐标为 -1,从原点向下走 1 个单位,标记为 BB

例题2(进阶):已知点 P(1,2)P(1, -2) 和点 Q(4,2)Q(4, 2),求 PQPQ 的长度。

解题过程

  1. 写出两点坐标:P(x1,y1)=(1,2)P(x_1, y_1) = (1, -2)Q(x2,y2)=(4,2)Q(x_2, y_2) = (4, 2)
  2. 代入距离公式:
PQ=(41)2+(2(2))2=32+42=9+16=25 PQ = \sqrt{(4 - 1)^2 + (2 - (-2))^2} = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25}
  1. 计算得 PQ=5PQ = 5。 所以,点 PP 与点 QQ 之间的距离是 5 个单位。

⚠️ 易错点

  • 混淆横纵坐标顺序:总是先写横坐标 xx,再写纵坐标 yy,即 (x,y)(x, y)。记错顺序会导致点画错位置。避免方法:牢记“先左右(x),后上下(y)”。

  • 描点时方向错误:负的横坐标应向左,负的纵坐标应向下。常见错误是把 (3,2)(-3, 2) 画到右边。避免方法:画图前先判断符号。

  • 距离公式中忘记平方或开根号:有人直接算 x2x1+y2y1|x_2 - x_1| + |y_2 - y_1|,这是曼哈顿距离,不是直线距离。正确做法必须先平方再相加后开方。

  • 代入公式时符号出错:例如 y2y1=2(3)y_2 - y_1 = 2 - (-3) 应等于 5,但常被误算为 -1。避免方法:写清楚每一步,特别注意负负得正。

💡 例题

1

亚美利哥·韦斯普奇有一张画在复平面上的美洲地图,这张地图不改变距离。洛杉矶对应复平面上的00,波士顿对应2600i2600i,诺克斯维尔对应点780+1040i780+1040i。根据这些城市与复数点的对应关系,诺克斯维尔到洛杉矶在复平面上的距离是多少?

注意780=3102600780=\frac 3{10}\cdot 2600,且1040=41026001040=\frac{4}{10}\cdot 2600。因此,从洛杉矶到诺克斯维尔的几何距离构成一个3-4-5直角三角形,斜边长为5102600=1300\frac{5}{10}\cdot 2600=\boxed{1300}。由于一个复数的模定义为该复数到原点的距离,所以13001300就是答案。

2

双曲线的两个焦点在(5,0)(5, 0)(9,4).(9, 4).。求它的中心坐标。

  1. 双曲线的中心是两个焦点连线段的中点。
  2. 所以中心坐标为(5+92,0+42)=(7,2).\left(\frac{5+9}{2}, \frac{0+4}{2}\right) = \boxed{(7,2)}.

✏️ 练习

1

在复平面上,画出以11+3i-11 + 3i37i3 - 7i为端点的线段。求这条线段中点所对应的复数。

2

求双曲线

(2y2)252(3x4)242=1.\frac{(2y-2)^2}{5^2} - \frac{(3x-4)^2}{4^2} = 1.

的中心坐标。

3

在复平面上,画出以11+3i-11 + 3i37i3 - 7i为端点的线段。求这条线段中点所对应的复数。

4

求双曲线

(2y2)252(3x4)242=1.\frac{(2y-2)^2}{5^2} - \frac{(3x-4)^2}{4^2} = 1.

的中心坐标。

5

双曲线的两个焦点在(5,0)(5, 0)(9,4).(9, 4).。求它的中心坐标。