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15函数与初等函数★★★★☆
在平面直角坐标系中,当 P(x,y)P(x,y) 不是原点时,定义 PP 的“伴随点”为 P′(yx2+y2,−xx2+y2)P'\left(\dfrac{y}{x^2+y^2},-\dfrac{x}{x^2+y^2}\right);当 PP 是原点时,定义 PP 的“伴随点”为它自身,平面曲线 CC 上所有点的“伴随点”所构成的曲线 C′C' 定义为曲线 CC 的“伴随曲线”. 现有下列命题:
① 若点 AA 的“伴随点”是点 A′A',则点 A′A' 的“伴随点”是点 AA; ② 单位圆的“伴随曲线”是它自身; ③ 若曲线 CC 关于 xx 轴对称,则其“伴随曲线” C′C' 关于 yy 轴对称; ④ 一条直线的“伴随曲线”是一条直线.
其中的真命题是______. (写出所有真命题的序列)
\begin{solution} 对非原点 P=(x,y)P=(x,y),记 r2=x2+y2r^2=x^2+y^2,则其伴随点为
P′=(yr2,−xr2)P'=\left(\frac y{r^2},-\frac x{r^2}\right)
再次取伴随点时,因
(yr2)2+(−xr2)2=1r2\left(\dfrac y{r^2}\right)^2+\left(-\dfrac x{r^2}\right)^2=\dfrac1{r^2}
有
(P′)′=(−x,−y)≠(x,y)(P')'=\left(-x,-y\right)\neq(x,y)
一般并不成立.例如 (1,0)(1,0) 的伴随点为 (0,−1)(0,-1),而 (0,−1)(0,-1) 的伴随点为 (−1,0)(-1,0),所以命题 \circled1\circled{1} 错误.
若 PP 在单位圆上,则 r2=1r^2=1,其伴随点为 (y,−x)(y,-x),仍在单位圆上;该变换在单位圆上是旋转,且为双射,所以单位圆的伴随曲线仍是单位圆,命题 \circled2\circled{2} 正确.
若 CC 关于 xx 轴对称,则 (x,y)∈C(x,y)\in C 时 (x,−y)∈C(x,-y)\in C.这两个点的伴随点分别为 (yx2+y2,−xx2+y2)\left(\frac y{x^2+y^2},-\frac x{x^2+y^2}\right),(−yx2+y2,−xx2+y2)\left(-\frac y{x^2+y^2},-\frac x{x^2+y^2}\right) 它们关于 yy 轴对称,所以命题 \circled3\circled{3} 正确.
命题 \circled4\circled{4} 错误.例如直线 y=1y=1 上的三个点 (0,1)(0,1)、(1,1)(1,1)、(2,1)(2,1) 的伴随点分别为 (1,0)(1,0),(12,−12)\left(\dfrac12,-\dfrac12\right),(15,−25)\left(\dfrac15,-\dfrac25\right). 前两点连线斜率为 11,后两点连线斜率为 −13-\dfrac13,三点不共线.因此所有真命题的序列为 \circled2\circled3\circled{2}\circled{3}. \end{solution}

2016 · 四川 · 理 · 第 15 题 · 填空题

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