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人教版七年级上册数学五四学制的目录如下:
第 11 章 一元一次方程
11.1 从算式到方程
11.2 解一元一次方程(一)—— 合并同类项与移项
实验与探究 无限循环小数化分数
11.3 解一元一次方程(二)—— 去括号与去分母
11.4 一元一次方程与实际问题
第 12 章 相交线与平行线
12.1 相交线
12.2 平行线及其判定
12.3 平行线的性质
12.4 平移
第 13 章 实数
13.1 平方根
13.2 立方根
13.3 实数
阅读与思考 为什么说
2
不是有理数
第 14 章 平面直角坐标系
14.1 平面直角坐标系
阅读与思考 用经纬度表示地理位置
14.2 平面直角坐标系的简单应用
平面直角坐标系:概念与作用详解
平面直角坐标系是初中数学 “图形与坐标” 领域的核心工具,它搭建了 “数”(坐标)与 “形”(平面图形)之间的桥梁,是从 “几何直观” 过渡到 “代数分析” 的关键载体。以下从核心概念和主要作用两方面展开详细介绍。
一、平面直角坐标系的核心概念
平面直角坐标系由法国数学家笛卡尔创立,其本质是在平面内建立一套 “有序数对与点一一对应” 的规则,具体构成如下:
1. 基本组成要素
两条数轴:
x 轴(横轴):水平放置的数轴,通常规定向右为正方向,单位长度可根据需求设定(如 1cm 代表 1 个单位)。
y 轴(纵轴):垂直于 x 轴的数轴,通常规定向上为正方向,与 x 轴使用相同的单位长度。
原点(O):x 轴与 y 轴的交点,是坐标的 “基准点”,其坐标为 **(0, 0)**(第一个数对应 x 轴,第二个数对应 y 轴,称为 “有序数对”)。
坐标平面:x 轴与 y 轴将平面分成四个区域,称为 “象限”,按逆时针方向依次命名为:
第一象限:x 轴正方向、y 轴正方向,点的坐标为 **(正,正)**(如 (2, 3));
第二象限:x 轴负方向、y 轴正方向,点的坐标为 **(负,正)**(如 (-1, 4));
第三象限:x 轴负方向、y 轴负方向,点的坐标为 **(负,负)**(如 (-3, -2));
第四象限:x 轴正方向、y 轴负方向,点的坐标为 **(正,负)**(如 (5, -1));
注意:x 轴和 y 轴上的点不属于任何象限(如 (3, 0) 在 x 轴上,(0, -2) 在 y 轴上)。
2. 核心对应关系:点与有序数对
平面内任意一点 P,都可以通过以下步骤确定其唯一的 “坐标(x, y)”:
过点 P 作 x 轴的垂线,垂足在 x 轴上对应的数即为 “横坐标(x)”;
过点 P 作 y 轴的垂线,垂足在 y 轴上对应的数即为 “纵坐标(y)”;
将横坐标和纵坐标组合为 “有序数对(x, y)”,即为点 P 的坐标。
反过来,给定任意一个有序数对(x, y),也能在平面内找到唯一对应的点 —— 这种 “一一对应” 关系,是平面直角坐标系的本质。
二、平面直角坐标系的主要作用
平面直角坐标系的核心价值是 “用代数方法解决几何问题”,具体应用贯穿数学学习和实际生活,主要包括以下 4 类:
1. 精准描述平面内点的位置(定位功能)
这是坐标系最基础的作用,通过 “坐标” 可唯一确定点在平面中的位置,避免模糊描述。
数学场景:在平面图形中,可直接用坐标表示顶点(如三角形三个顶点坐标为 A (1,2)、B (4,2)、C (2,5)),无需依赖 “左上方”“右下方” 等模糊表述。
实际场景:
地图导航:用经纬度(本质是球面坐标系,与平面直角坐标系原理相似)定位位置,如北京的经纬度约为 (116°E, 39°N);
棋盘 / 格子纸:围棋棋盘的 “(3, 5) 路”“(10, 10) 路”,本质是简化的平面直角坐标系;
教室座位:用 “第 3 列第 4 行” 描述座位,对应坐标系中的 (3, 4)。
2. 分析图形的性质与变换(几何分析功能)
通过坐标可将 “图形的几何性质” 转化为 “坐标的数量关系”,更直观地分析图形特征和变换规律:
判断图形形状:如已知四边形四个顶点坐标,可通过计算 “两点间距离”(公式:两点 (x₁,y₁)、(x₂,y₂) 的距离为
(x
2
−x
1
)
2
+(y
2
−y
1
)
2
),判断是否为平行四边形(对边相等)、矩形(对边相等且邻边垂直)等;
描述图形变换:
平移:点 (x, y) 向右平移 2 个单位、向上平移 3 个单位,坐标变为 (x+2, y+3)(平移规律直接对应坐标变化);
对称:点 (x, y) 关于 x 轴对称的点为 (x, -y),关于 y 轴对称的点为 (-x, y)(对称性质转化为坐标符号变化)。
3. 解决实际问题(建模功能)
面对 “位置、路线、面积” 等实际问题时,可通过建立平面直角坐标系,将问题转化为数学模型求解:
示例 1:计算矩形面积
某矩形草坪的四个角在坐标系中对应 (0,0)、(4,0)、(4,3)、(0,3),则矩形的长为 x 轴上的距离(4-0=4),宽为 y 轴上的距离(3-0=3),面积 = 4×3=12(单位 ²),无需实际测量。
示例 2:规划最短路线
快递员从站点 A (1,1) 出发,需先后到 B (3,2)、C (5,1) 送件,通过计算 “AB 距离” 和 “BC 距离”,可确定总路线长度,对比不同路线方案。
4. 为后续数学学习打基础(工具功能)
平面直角坐标系是初中后续学习的 “核心工具”,也是连接初中与高中数学的关键:
初中阶段:为 “一次函数(y=kx+b)”“反比例函数(y=k/x)” 提供图像载体(函数图像本质是 “满足函数关系的所有点的坐标集合”);
高中阶段:延伸到 “空间直角坐标系”(增加 z 轴,描述三维空间中点的位置),并为解析几何(用代数方法研究圆锥曲线等)奠定基础。
总结
平面直角坐标系的本质是 “数与形的桥梁”—— 它既可以用 “有序数对” 精准描述 “形”(点、图形)的位置和性质,也可以将 “数”(坐标、函数关系)转化为直观的 “形”(图像),是从 “直观几何” 走向 “代数几何” 的关键一步,其思想和方法贯穿数学学习的始终,也广泛应用于生活中的定位、规划等场景。