Презентация на тему "Преобразование плоскости"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Презентация Преобразование плоскости

  Геометрия 9 класс

• 
  Слайд 2

  I - группа. Свойства движения

  А1 B1 C1 A B C d d1 Теорема 1 При движении точки, лежащие на прямой, переходят в точки, лежащие на прямой, причем порядок взаимного расположения точек на прямой сохраняется. Докозательство: 1. Пусть точки А, В и С принадлежат прямой d, причем А-В-С →АВ+ВС=АС 2. f(A)=A1, f(В)=В1, f(С)=С1, т.к. f- движение, то А 1В1=АВ, В1С1=ВС, А1С1=АС → А 1В1+ В1С1= =АВ+ВС=АС= А1С1→ А 1В1+ В1С1= А1С1→ A1, В1 и С1 принадлежат некоторой прямой d1 и А 1 -В1- С1. Следствие 1 При движении прямые переходят в прямые , лучи - в лучи, отрезок заданной длины - в отрезок той же длины.

• 
  Слайд 3
  

  Теорема 3 При движении треугольник отображается на равный ему треугольник. Следствие 2 При движении угол переходит в равный ему угол, фигура переходит в равную фигуру. В А В1 С1 f С А1 При движении отрезок переходит в отрезок равный данному. Следовательно, треугольник переходит в треугольник равный данному (по третьему признаку). Теорема 2 При движении окружность переходит в окружность того же радиуса. О о М М1 f r r1 1. f- некоторое движение, f(O)=O1 2. М- произвольная точка окружности, следовательно f(М)= М1, по определению движения O1 М1=ОМ=r , таким образом при заданном движении окружность с центром О и радиусом r перейдет в окружность с центром O1 и тем же радиусом r.

• 
  Слайд 4

  II-группа. Центральная симметрия

  Определение. Точки А и А1 называются симметричными относительно точки О, если точка О принадлежит отрезку АА1 и этой точкой отрезок АА1 делится пополам. А О А1 Zо(А)=А1 О- центр симметрии А и А1 – центрально симметричные. Т.к. точка А - произвольная точка плоскости, то отображение Zо задано на всей плоскости. Это отображение называется симметрией относительно точки О (центральной симметрией). Теорема Симметрия относительно точки является движением. А1 В1 А В О Доказательство: Точки А, В и О не лежат на одной прямой 1. Zо(А)= А1 , Zо(В)= В1 → АО=А1О, ВО= В1О, ∟АОВ=∟ А1ОВ1- как вертикальные; 2. Следовательно, ∆АОВ=∆ А1ОВ1 по двум сторонам и углу между ними (I признак); 3. Из равенства треугольников следует, что АВ= А1В1. Точки А, В и О лежат на одной прямой А О А1 m В В1 А1В1=|ОВ1-О А1|=|ОВ-ОА|=АВ или А О А1 m А1В1= А1О+ОВ1=ОА+ОВ=АВ, а следовательно Zо- движение.

• 
  Слайд 5
  

  Свойства центральной симметрии 1. Центр симметрии точка О, единственная неподвижная точка, т.е. Zо(О)= О 2. Прямая, проходящая через центр симметрии переходит в себя. М О М1 m М Є m → М1Єm А А1 В1 В О 3. Прямая, не проходящая через центр симметрии, переходит в параллельную ей прямую (следует из равенства накрест лежащих углов при прямых АВ и А1В1, секущей ВВ1) ОЄ АВ; Zо(АВ)= А1В1, АВ|| А1В1 4. Центральная симметрия изменяет направление АВ↑↓ А1В1 D А В С О А1 А О Zо(А)= А1, Zо(А1)= А Определение: Если некоторая фигура при симметрии относительно точки О переходит в себя , то точка О называется центром симметрии этой фигуры, а фигура называется симметричной относительно точки О. Zо (Ф)= Ф Zо(А)= C, Zо(В)= D, Zо(С)= А, Zо(D)= В

• 
  Слайд 6

  III-группа. Осевая симметрия.

  Определение. Точки А и А1 называются симметричными относительно прямой l, если отрезок АА1 перпендикулярен прямой l и делится этой прямой пополам. А А1 l Sl(A)= А1 А и А1 - симметричные точки. l- ось симметрии Теорема Симметрия относительно прямой является движение X и Y -произвольные точки плоскости, лежащие в одной полуплоскости относительно прямой l. A X X1 Y Y1 l B 1. Sl(X)= X1, Sl(Y)= Y1 , XX1∩l=A, YY1∩l=B 2. ∆ABY и ∆АВY1 - прямоугольные (по определению осевой симметрии) ∆ABY = ∆АВY1 - по двум катетам → AY=AY1 и ∠YAB=∠Y1AB 3. Рассмотрим ∆XAY и ∆X1AY1: ХА=Х1А (по определению осевой симметрии) AY=AY1 (по доказанному) ∠XAY=∠X1AY1 (как разность прямых и равных углов) Следовательно, ∆XAY = ∆X1AY1 ( по двум сторонам и углу между ними,I признак) 4. Из равенства треугольников следует равенство отрезков XY и X1Y1. Т.к. точка А - произвольная точка плоскости, то отображение Sl задано на всей плоскости. Это отображение называется симметрией относительно прямой l (осевой симметрией).

• 
  Слайд 7
  

  X и Y -произвольные точки плоскости, лежащие в разных полуплоскостях относительно прямой l. С X X Y Y1 l B А X и Y -произвольные точки плоскости, одна из точек лежит на прямой l. X l Y Y1 B Равенство отрезков XY и X1Y1 следует из равенства по двум катетам прямоугольных треугольников X1CA и XCA, YCB и Y1CB. Sl(X)= X, Sl(Y)= Y1 → ∆XYB=∆XY1B (по двум катетам) → XY= XY1 Т.о. осевая симметрия - движение Свойства осевой симметрии 1. Sl(l)=l - любая точка оси симметрии - неподвижна (переходит сама в себя); 2. Прямая перпендикулярная оси симметрии переходит сама в себя; 3. Соответствующие прямые пересекаются на оси симметрии или параллельны;

• 
  Слайд 8
  

  Определение Если некоторая фигура при симметрии относительно прямой m переходит в себя, то прямая m называется осью симметрии этой фигуры, а фигура называется симметричной относительно прямой m. Sm(Ф)=Ф

• 
  Слайд 9

  IV группа. Параллельный перенос.

  Определение. Параллельным переносом на заданный вектор АВ называется преобразование плоскости, при котором каждая точка плоскости М переходит в М1 так, что ММ1=АВ и обозначается РАВ (М)=М1. А В М М1 Теорема Х X1 Y1 Y A B Параллельный перенос является движением 1. РАВ (X)=X1 , РАВ (Y)=Y1 → XX1 ||AB, XX1 =AB; YY1 ||AB, YY1 =AB 2. Следовательно, XX1|| YY1 и XX1= YY1 3. YXX1Y1- параллелограмм по признаку 4. По свойству параллелограмма XY=X1Y1 , значит параллельный перенос - движение.

• 
  Слайд 10
  

  Свойства параллельного переноса 1. Параллельный перенос не имеет неподвижных точек; 2. Прямые, параллельные направлению переноса, переходят в себя; 3. Параллельный перенос сохраняет направление, т.е. если А→А1 и В→В1,то лучи АВ и А1В1 сонаправлены. Обратно: движение, сохраняющее направление является параллельным переносом. 4. Композиция (последовательное выполнение) двух параллельных переносов - параллельный перенос, причем параллельные переносы - перестановочны: Ра Рb= Рb Ра =Pa+b Следствие: Любую композицию параллельных переносов можно заменить одним параллельным переносом (по правилу многоугольника) А1 А2 А А3 А4 В Орнамент. Это узор, который получается, если некоторую фигуру подвергнуть параллельному переносу несколько раз.

• 
  Слайд 11

  V группа. Поворот.

  Определение. Отметим на плоскости точку О ( центр поворота) и угол ϕ (угол поворота). Преобразование плоскости, при котором каждая точка М плоскости переходит в точку М1 такую, что угол между лучами ОМ и ОМ1 равен ϕ, а ОМ=ОМ1 , называется поворотом около точки О на угол ϕ. ϕ>0 - если поворот совершается против часовой стрелки ϕ0 Теорема. Поворот является движением. O Y1 Y X1 X 1. (X) = X1, 1 → OX=OX1, OY=OY1 2. ∠ХOY=ϕ-∠X1OY, ∠X1OY1=ϕ-∠X1OY →∠ХOY=∠X1OY1 3. Значит, ∆ ХOY=∆ X1OY1- подвумсторонамиуглумеждуними, тогда XY= X1Y1 Т.к. точки X и Y произвольные, следовательно, поворот- движение

• 
  Слайд 12
  

  А А1 ϕ Свойства поворота. 1. Поворот вокруг точки О на 180о является центральной симметрией относительно точки О. 2. Центр вращения - единственная неподвижная точка, (O)=O. Окружности с центрами в точке О (центре поворота) - переходят сами в себя. 3. Если (А)=А1 , (В)=В1 , то угол между АВ и А1В1 равен ϕ; 4. Композиция двух вращений с общим центром на углы α и β соответственно является вращением с тем же центром на угол α+β. При этом вращения перестановочны. = = 5. Тождественное преобразование можно рассматривать как поворот на нулевой угол. 6. Композиция двух вращений с центрами О1 и О2 на углы α и β, соответственно, является вращением с новым центром О на угол α+β, если α+β≠360о, и параллельным переносом, если α+β=360о.

• 
  Слайд 13

  VI группа. Подобие.

  X Y X1 Y1 Определение. Преобразование фигуры F в фигуру F1 называется преобразованием подобия, если при этом преобразовании расстояния между точками изменяются в одно и тоже число раз. Рk(F)=F1 , Рk - подобие с коэффициентом k f: X X1 f: YY1 , X1Y1= k ∙XY, где k>0 -является одним и тем же для всех точек X и Y. k - коэффициент подобия, а фигуры F∾F1 (подобны). Подобие не является движением, т.к. расстояния изменяются. Свойства подобия. 1. Преобразование подобия переводит прямую в прямую, отрезок - в отрезок, луч - в луч. Действительно, если точки А,В,С лежат на одной прямой, то АС=АВ+ВС, тогда А1В1= k∙АВ=K∙(АС+СВ)=k∙АС+k∙СВ=А1С1+С1В1 → А1,С1,В1 -лежат на прямой и порядок расположения точек сохраняется. 2. Преобразование подобия сохраняет углы. 3. Преобразование подобия переводит треугольник в треугольник. Соответственные стороны этих треугольников пропорциональны, а соответственные углы равны. 4. Преобразование подобия переводит окружность в окружность. 5. Преобразование, обратное преобразованию подобия с коэффициентом k, есть преобразование подобия с коэффициентом, равным 6. Композиция преобразований подобия с коэффициентами k1 и k2 есть преобразование подобия с коэффициентом k=k1 ∙k2

• 
  Слайд 14

  VII группа. Гомотетия.

  О М М1 М1 М О Определение. Зададим точку О и число k≠0. Точки М и М1 являются соответствующими в гомотетии если ОМ1=k∙ОМ. Но,k(М)=М1 , где О- центр гомотетии, k- коэффициент гомотетии. k>0 K0 k

• 
  Слайд 15
  

  Свойства гомотетии: 1. Гомотетия переводит прямую в прямую, отрезок- в отрезок; 2. Гомотетия с k>0 переводит луч в себя (в сонаправленный луч), а гомотетия с k

• 
  Слайд 16
  

  O X Y X* Y* F F* X1 Y1 F1 Пусть Рk (F)=F1, где k>0→ Рk (X)=X1 и Рk (Y)=Y1→ X1Y1=k∙ XY (из определения подобия); Ho,k(F)=F* ,k>0 и О- произвольная→ Ho,k(X)=X*, Ho,k(Y)=Y*→ X*Y*=k∙ XY (из определения гомотетии); Таким образом, для любых точек X*;Y* фигуры F*верно равенство X1Y1= X*Y*, которое означает, что фигуры F*и F1равны, а значит, существует движение, переводящее фигуру F*вфигуруF1.

• 
  Слайд 17

  VIII группа. Инверсия.

  Определение. Пусть на плоскости задана окружность (О;r) с выколотым центром О. Инверсией Io,kс полюсом О и степенью k=r2 называется взаимно - однозначное преобразование М→М1 такое, что ОМ∙ ОМ1= r2 (точки О,М , М1 -лежат на одной прямой). Точка О выколота, т. к. не имеет образа О М r М1 О М М1 А Построение соответствующих в инверсии точек: 1. Точка М внутри круга инверсии. МА ОМ; ОА- радиус; АМ1⊥ ОА (АМ1- касательная); М1 =ОМ∩АМ1 (ОМ∙ ОМ1= r2 ,т.к. катет есть среднее геометрическое между гипотенузой и проекцией катета на гипотенузу); 2. Точка М - вне круга инверсии. Построения выполняются в обратном порядке: проводится касательная к окружности и из точки касания опускается перпендикуляр.

• 
  Слайд 18
  

  О М М1 А М О N N1 K a b E Свойства инверсии: 1.Если при инверсии точка М переходит в М1, то точку М1 эта инверсия переводит в точку М (инверсия - инволютивное преобразование, т.е. =e -тождественное преобразование) Io,k(М)=М1, то Io,k(М1)=М ; 2.При инверсии точки, расположенные внутри круга инверсии, переходят в точки, расположенные вне круга инверсии. Точки, расположенные вне круга инверсии, переходят во внутренние точки круга. Точки окружности инверсии переходят в себя. 3.Прямая, проходящая через центр инверсии, переходит в себя Полуинтервал (ОК]→луч [Кb), полуинтервал (OE]→луч [Ea), К→К, Е→Е 4. Прямая, не проходящая через центр инверсии, переходит в окружность, проходящую через центр инверсии.

• 
  Слайд 19
  

  ⇒ ОА∙ОА1=ОВ∙ОВ1=r2 ⇒ОА:ОВ=ОВ1:ОА1 и ∠АОВ=∠В1ОА1 ⇒∆ АОВ∾∆ В1ОА1(IIпризнак) ⇒∠ОВА=∠ОА1В1 2.Рассмотрим окружность инверсии (О,r) и прямую m, не проходящую через точку О и точку B m, проведем ОА⊥m, построим точку А1 и В1 такие, что Io,k(А)=А1, Io,k(В)=В1 По пункту (1) ∆ АОВ∾∆ В1ОА1 и ∠ОАВ=∠ОВ1 А1=900⇒ В1 лежит на окружности S с диаметром ОА1. О А В В1 А1 А1 В1 В А О m 1.Если Io,k(А)=А1,Io,k(В)=В1