Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Cho hình ngũ giác đều ABCDE tâm O (h.12). Hãy chỉ ra một số phép quay biến ngũ giác đó thành chính nó.

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Tải trực tiếp tệp hình học động: L11_nc_ch1_h12.ggb

Xem trực tiếp hình vẽ động trên màn hình.

3. Phép đối xứng tâm

Một trường hợp đặc biệt của phép quay là phép quay với góc quay

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
. Khi đó, nếu O là tâm quay thì mỗi điểm M được biến thành điểm M’ sao cho O là trung điểm của MM’. Bởi vậy, phép quay đó còn có tên gọi là phép đối xứng qua điểm O.

Phép đối xứng qua điểm O còn có thể được định nghĩa như sau:

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Kí hiệu và thuật ngữ

Phép đối xứng qua điểm O thường được kí hiệu là

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
. Phép đối xứng qua một điểm còn gọi đơn giản là phép đối xứng tâm.

Điểm O gọi là tâm của phép đối xứng, hay đơn giản là tâm đối xứng.

Biểu thức tọa độ

Trong hệ tọa độ Oxycho điểm

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
Nếu phép đối xứng tâm
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
biến điểm
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
thành điểm
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
thì

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Công thức trên gọi là biểu thức tọa độ của phép đối xứng tâm

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
2

Hãy giải thích tại sao có công thức trên.

Tâm đối xứng của một hình

Chúng ta hãy quan sát các hình biểu thị các chữ cái sau đây

Z S N

Tuy các hình đó không có trục đối xứng nhưng chúng cũng có tính “cân xứng” nào đó. Lí do là với mỗi hình, ta có thể tìm thấy một điểm O sao cho phép đối xứng tâm biến hình đó thành chính nó.

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
2

Điểm O như thế của mỗi hình trên đây là điểm nào?

Các điểm O như vậy được gọi là tâm đối xứng của mỗi hình.

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
3

Trong bảng chữ cái in hoa, những chữ nào có tâm đối xứng? Những chữ nào có tâm đối xứng nhưng không có trục đối xứng?

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
4

Trong các hình sau đây, hình nào có tâm đối xứng?

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

4. Ứng dụng của phép quay

Bài toán 1

Cho hai tam giác đều OAB và OA’B’ như hình 13.

Gọi C và D lần lượt là trung điểm của các đoạn thẳng AA’ và BB’. Chứng minh rằng OCD là tam giác đều.

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Tải trực tiếp tệp hình học động: L11_nc_ch1_h13.ggb

Xem trực tiếp hình vẽ động trên màn hình.

Giải

Xét phép quay Q tâm O với góc quay bằng một góc lượng giác (OA, OB). Rõ ràng Q biến A thành B và biến A’ thành B’, nên Q biến đoạn thẳng AA’ thành đoạn thẳng BB’. Từ đó suy ra Q biến trung điểm C của AA’ thành trung điểm D của BB’. Do đó OC = OD và

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Vậy OCD là tam giác đều.

Bài toán 2

Cho đường tròn

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
và hai điểm A, B cố định. Với mỗi điểm M, ta xác định điểm M’ sao cho
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Tìm quỹ tích điểm M’ khi điểm M chạy trên

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Giải (h.14)

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Tải trực tiếp tệp hình học động: L11_nc_ch1_h14.ggb

Xem trực tiếp hình vẽ động trên màn hình.

Gọi I là trung điểm của AB thì I cố định và

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Bởi vậy,

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
khi và chỉ khi
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
, tức là MM’ nhận I làm trung điểm hay phép đối xứng tâm
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
biến điểm M thành M’. Vậy khi M chạy trên đường tròn
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
thì quỹ tích M’ là ảnh của đường tròn đó qua
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
. Nếu ta gọi O’ là điểm đối xứng của O qua điểm I thì quỹ tích M’ là đường tròn
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Bài toán 3

Cho hai đường tròn

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
cắt nhau tại hai điểm A, B. Hãy dựng một đường thẳng d đi qua A cắt
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
lần lượt tại Mvà
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
sao cho A là trung điểm của
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Giải(h.15)

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Tải trực tiếp tệp hình học động: L11_nc_ch1_h15.ggb

Xem trực tiếp hình vẽ động trên màn hình.

Giả sử ta đã dựng được đường thẳng d thỏa mãn yêu cầu của bài toán. Gọi

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
là phép đối xứng qua A thì
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
biến điểm M thành điểm
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
và biến đường tròn
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
thành đường tròn
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
Vì M nằm trên
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
nên
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
nằm trên
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
Mặt khác
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
lại nằm trên
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
nên
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
làgiao điểm khác A của hai đường tròn
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Từ đó suy ra cách dựng:

- Dựng đường tròn

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
đối xứng với
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
qua điểm A (O’ là điểm đối xứng của O qua A).

- Lấy giao điểm

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
của hai đường tròn
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
khác A.

- Đường thẳng d là đường thẳng đi qua A và

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
5

Vì sao d thỏa mãn điều kiện của bài toán?

Câu hỏi và bài tập

12. Cho phép quay Q tâm O với góc quay

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
và cho đường thẳng d. Hãy nêu cách dựng ảnh d’ của d qua phép quay Q.

13. Cho hai tam giác vuông cân OAB và OA’B’ có chung đỉnh O sao cho O nằm trên đoạn thẳng AB’ và nằm ngoài đoạn thẳng A’B (h.16). Gọi G và G’ lần lượt là trọng tâm các tam giác OAA’ và OBB’. Chứng minh GOG’ là tam giác vuông cân.

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024

Tải trực tiếp tệp hình học động: L11_nc_ch1_h16.ggb

Xem trực tiếp hình vẽ động trên màn hình.

14. Giả sử phép đối xứng tâm

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
biến đường thẳng d thành đường thẳng d’. Chứng minh:

  1. Nếu d không đi qua tâm đối xứng O thì d’ song song với d, O cách đều d và d’ ;
  1. Hai đường thẳng d và d’ trùng nhau khi và chỉ khi d đi qua O.

15. Cho phép đối xứng tâm

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
và đường thẳng d không đi qua O. Hãy nêu cách dựng ảnh d’ của đường thẳng d qua
Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
. Tìm cách dựng d’ mà chỉ sử dụng compa một lần và thước thẳng ba lần.

16. Chỉ ra các tâm đối xứng của các hình sau đây:

  1. Hình gồm hai đường thẳng cắt nhau;
  1. Hình gồm hai đường thẳng song song;
  1. Hình gồm hai đường tròn bằng nhau;
  1. Đường elip;
  1. Đường hypebol.

17. Cho hai điểm B, C cố định trên đường tròn

Bài tập về phép quay và phép đối xứng tâm năm 2024
và một điểm A thay đổi trên đường tròn đó. Hãy dùng phép đối xứng tâm để chứng minh rằng trực tâm H của tam giác ABC nằm trên một đường tròn cố định.

Hướng dẫn. Gọi I là trung điểm của BC. Hãy vẽ đường kính AM của đường tròn rồi chứng minh rằng I là trung điểm của đoạn thẳng HM.