§2.3变换的复合与矩阵的乘法教学目标:一、知识与技能:通过变换的实例,了解矩阵与矩阵的乘法的意义;掌握二阶矩阵的乘法法则,并能运用几何图形变换,说明矩阵乘法不满足交换律二、方法与过程借助实例的探究,引入复合变换,寻求二阶矩阵的乘法法则,发现矩阵乘法不满足交换律;通过具体情境的观察、类比、探索、交流和反思等数学活动,培养学生的创新意识,使学生掌握研究问题的方法,从而学会学习体会从具体到抽象再到具体的思想方法。三、情感、态度与价值观新旧知识的联结,潷学生的求知欲及进一点探索的乐趣。教学重点:二阶矩阵乘法法则及运用教学难点:说明矩阵乘法不满足交换律教学过程一、复习引入:1、基本概念(1)二阶矩阵:由四个数a,b,c,d排成的正方形数表dcba称为二阶矩阵。特别地,称二阶矩阵0000为零矩阵,简记为0。称二阶矩阵1001为二阶单位矩阵,记为2E。(2)向量:向量(yx,)是一对有序数对,yx,叫做它的两个分量,且称yx为列向量,(yx,)为行向量。同时,向量、点以及有序实数对三者不加区别。2、几类特殊线性变换及其二阶矩阵(1)线性变换在平面直角坐标系中,把形如dycxybyaxx``(其中a,b,c,d为常数)的几何变换叫做线性变换。(2)旋转变换坐标公式为cossinsincos``yxyyxx,变换对应的矩阵为cossinsincos(3)反射变换①关于x的反射变换坐标公式为yyxx``对应的二阶矩阵为1001;②关于y的反射变换坐标公式为yyxx``对应的二阶矩阵为1001;用心爱心专心1③关于xy的反射变换坐标公式为xyyx``对应的二阶矩阵为0110;(4)伸缩变换坐标公式为ykyxkx2`1`对应的二阶矩阵为2100kk;(5)投影变换①投影在x上的变换坐标公式为0``yxx对应的二阶矩阵为0001;②投影在y上的变换坐标公式为yyx``0对应的二阶矩阵为1000(6)切变变换①平行于x轴的切变变换坐标公式为yysyxx``对应的二阶矩阵为101s101s②平行于y轴的切变变换坐标公式为ysxyxx``对应的二阶矩阵为101s3、定理1设A=dcba,111yxX,222yxX,t,k是实数。则以下公式成立:(1)A(t1X)=t(A1X)(2)A1X+A2X=A(1X+2X)(3)A(t1X+k2X)=tA1X+kA2X4、定理2可逆的线性变换具有如下性质:(1)直线仍变成直线;(2)将线段仍变成线段(3)将平行四边形变成平行四边形二、新课讲解例1设平面上建立了直角坐标系。如图所示,交每个点P(yx,)先绕原点䊑逆时针方向旋转角到`P(`x,`y),再从`P(`x,`y)绕原点䊑逆时针旋转角到``P(``x,``y)。写出由(yx,)计算(``x,``y)的关系式。由P(yx,)到``P(``x,``y)的变换能否用矩阵表示?如果能,写出表示这个变用心爱心专心2换的矩阵。解法一:由旋转变换可知cossinsincos``yxyyxx(1)cossinsincos````````yxyyxx(2)将(1)代入(2),经过整理得)cos()sin()sin()cos(````yxyyxx因此,从P(yx,)到``P(``x,``y)的变换矩阵可以用)cos()sin()sin()cos(来表示,它就是绕原点沿逆时针方向旋转角+的变换解法二:先绕原点沿逆时针方向旋转角,再绕原点沿逆时针方向旋转角,总的效果是直接将每个点P(yx,)绕原点沿逆时针方向旋转角+到``P(``x,``y),由旋转变换可知,这个变换可以用矩阵)cos()sin()sin()cos(来表示一般地,设A,B是平面上的两个变换,将平面上每个点P先用变换A变到`P,再用变换B将`P变到``P,则从P到``P也是平面上的一个变换,称为A,B的复合变换,也称为B与A的乘积,记作BA。注意:...