Hình học 11 Bài 5: Phép quay

5 trắc nghiệm 2 bài tập SGK 1 hỏi đáp

Nội dung bài học sẽ giúp các em nắm được khái niệm, tính chất và các dạng bài tập liên quan đến Phép quay. Thông qua các ví dụ minh họa có hướng dẫn giải các em sẽ nắm được phương pháp làm bài, qua đó làm chủ nội dung bài học này.

Tóm tắt lý thuyết

1. Định nghĩa phép quay

a) Định nghĩa

Cho điểm O và góc lượng giác \(\alpha .\) Phép biến hình biến O thành chính nó và biến mỗi điểm M khác O thành M’ sao cho OM=OM’ và góc lượng giác (OM,OM’) bằng \(\alpha \) được họi là phép quay tâm O góc \(\alpha .\)

Ký hiệu: \({Q_{\left( {O,\alpha } \right)}}\)

- Điểm O gọi là tâm quay, \(\alpha \) gọi là góc quay.

Định nghĩa phép quay

Nhận xét:

+ Chiều dương của phép quay là chiều dương của đường tròn lượng giác, ngược lại là chiều âm.

Chiều âm, chiều dương của phép quay

+ Với số nguyên k:

Phép quay \({Q_{\left( {O,k2\pi } \right)}}\) là phép đồng nhất.

Phép quay \({Q_{\left( {O,\pi  + k2\pi } \right)}}\) là phép đối xứng tâm.

Phép quay góc pi và 2pi

b) Biểu diễn ảnh của phép quay

Cho tam giác ABC và điểm O. Hãy biểu diễn ảnh A’B’C’ của tam giác ABC qua phép quay tâm O góc quay \(\frac{\pi }{2}\).

Biểu diễn ảnh của phép quay

2. Tính chất của phép quay

a) Tính chất 1

Phép quay bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ.

Tính chất của phép quay

b) Tính chất 2

Phép quay biến đường thẳng thành đường thẳng, biến đoạn thẳng thành đoạn thẳng bằng nó, biến tam giác thành tam giác bằng nó, biến đường tròn thành đường tròn có cùng bán kính.

Tính chất của phép quay

c) Nhận xét

Phép quay góc quay \(0 < \alpha  < \pi \) biến đường thẳng d thành đường thẳng d’ sao cho:

+ \(\left( {d,d'} \right) = \alpha \) nếu \(0 < \alpha  \le \frac{\pi }{2}\)

+ \(\left( {d,d'} \right) = \pi  - \alpha \) nếu \(\frac{\pi }{2} \le \alpha  < \pi \)

Góc giữa đường thẳng qua phép quay

 

Bài tập minh họa

Ví dụ 1:

Cho lục giác đều ABCDEF tâm O. Hãy xác định ảnh của:

a) \(\Delta OAB\) qua phép quay tâm O, góc quay 3600.

b) \(\Delta OAB\) qua phép quay tâm O, góc quay 1200.

c) \(\Delta OAB\) qua phép quay tâm O, góc quay -1800.

d) \(\Delta OAB\) qua phép quay tâm O, góc quay -3000.

Hướng dẫn giải:

Lục giác đều ABCDEF tâm O

a) Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{Q_{\left( {O{{,360}^0}} \right)}}\left( A \right) = A\\{Q_{\left( {O{{,360}^0}} \right)}}\left( B \right) = B\end{array} \right. \Rightarrow {Q_{\left( {O{{,360}^0}} \right)}}\left( {OAB} \right) = OAB\)

b) Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{Q_{\left( {O{{,120}^0}} \right)}}\left( A \right) = E\\{Q_{\left( {O{{,120}^0}} \right)}}\left( B \right) = F\end{array} \right. \Rightarrow {Q_{\left( {O{{,120}^0}} \right)}}\left( {OAB} \right) = OEF.\)

c) Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{Q_{\left( {O, - {{180}^0}} \right)}}\left( A \right) = D\\{Q_{\left( {O, - {{180}^0}} \right)}}\left( B \right) = E\end{array} \right. \Rightarrow {Q_{\left( {O, - {{180}^0}} \right)}}\left( {OAB} \right) = ODE.\)

d) Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{Q_{\left( {O, - {{300}^0}} \right)}}\left( A \right) = F\\{Q_{\left( {O, - {{300}^0}} \right)}}\left( B \right) = A\end{array} \right. \Rightarrow {Q_{\left( {O, - {{300}^0}} \right)}}\left( {OAB} \right) = OFA.\)

 

Ví dụ 2:

Trong mặt phẳng Oxy cho điểm M(2;0) và đường thẳng d: \(x + 2y - 2 = 0,\) đường tròn \(\left( C \right):\) \({x^2} + {y^2} - 4x = 0.\) Xét phép quay Q tâm O góc quay \({90^0}.\)

a) Tìm ảnh của điểm M qua phép quay Q.

b) Tìm ảnh của d qua phép quay Q.

c) Tìm ảnh của (C) qua phép quay Q.

Hướng dẫn giải:

a) Ta có: Vì \(M(2;0) \in Ox\) nên: \({Q_{\left( {0;{{90}^0}} \right)}}(M) = M':\left\{ \begin{array}{l}M' \in Oy\\OM = OM'\end{array} \right. \Rightarrow M'(0;2).\)

b) Ta có \(M\left( {2;0} \right) \in d,\) ảnh của M qua phép quay Q theo câu a là M’(0;2).

Gọi d’ là ảnh của d qua Q ta có d’ là đường thẳng qua M’ và vuông góc với d.

Đường thẳng d có VTPT là \(\overrightarrow n  = \left( {1;2} \right),\) suy ra d’ có VTPT là \(\overrightarrow {n'}  = \left( {2; - 1} \right)\)

Vậy phương trình của d’ là: \(2(x - 0) - 1(y - 2) = 0 \Leftrightarrow 2x - y + 2 = 0.\)

c) Đường tròn (C) có tâm M(2;0) và bán kính R=2.

Ảnh của M qua Q là M’(0;2).

Gọi (C) là ảnh của (C) qua Q, (C’) có tâm M’ và bán kính R=2.

Vậy phương trình của (C’) là: \({(x - 0)^2} + {(y - 2)^2} = 4.\)

 

Ví dụ 3:

Tìm ảnh của điểm A(3;4) qua phép quay tâm O góc quay \({90^0}.\)

Hướng dẫn giải:

Với phép quay tâm O góc 90 độ điểm A thành A’(x;y) có tọa độ thỏa mãn: \(\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}OA = OA'\\(OA;OA') = {90^0}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{3^2} + {4^2} = {x^2} + {y^2}\\\overrightarrow {OA} .\overrightarrow {OA'}  = 0\end{array} \right.\\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{x^2} + {y^2} = 25\\3x + 4y = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}x =  - 4\\y = 3\end{array} \right.\\\left\{ \begin{array}{l}x = 4\\y =  - 3\end{array} \right.\end{array} \right.\end{array}\)

Do \(\alpha  = {90^0} > 0\) phép quay theo chiều dương suy ra: \(A'( - 4;3).\)

 

Lời kết

Nội dung bài học đã giới thiệu đến các em những nội dung trọng tâm của bài Phép quay, các em cần nắm vững những khái niệm, tính chất và phương pháp giải bài tập đã được trình bày ở trên.

Để củng cố bài học, xin mời các em làm bài kiểm tra Trắc nghiệm Hình học 11 Bài 5 với những câu hỏi ôn tập, bám sát nội dung bài học. Bên cạnh đó các em có thể nêu thắc mắc của mình thông qua phần Hỏi đáp Hình học 11 Bài 5, cộng đồng Toán HỌC247 sẽ sớm giải đáp cho các em.

Phần hướng dẫn Giải bài tập Hình học 11 Bài 5 sẽ giúp các em nắm được các phương pháp giải bài toán từ SGK Hình học 11 Cơ bản và Nâng cao.

-- Mod Toán Học 11 HỌC247