Toán 11 Chương 1 Bài 4 Phép đối xứng tâm

a) Định nghĩa

Ký hiệu: Đ_I

- I gọi là tâm đối xứng.

- Nếu Đ_I(H) = H’ thì ta gọi H đối xứng với H’ qua tâm I hay H và H’ đối xứng nhau qua tâm I.

- Ta có: Đ_I(M)=M’\( \Leftrightarrow \overrightarrow {IM'}  =  - \overrightarrow {IM} \)

b) Biểu diễn ảnh qua phép đối xứng tâm

- Ví dụ: Cho tam giác ABC và điểm I. Hãy biểu diễn ảnh A’B’C’ của ABC qua phép đối xứng tâm I.

ĐI(ABC)=A’B’C’.

c) Chú ý

Ta có: ĐI(M)=M’\( \Leftrightarrow \)ĐI(M’)=M.

Chứng minh: ĐI(M)=M’\( \Leftrightarrow \overrightarrow {IM'}  =  - \overrightarrow {IM}  \Leftrightarrow \overrightarrow {IM}  =  - \overrightarrow {IM'}  \Leftrightarrow \)ĐI(M’)=M.

a) Biểu thức tọa độ của phép đối xứng qua gốc tọa độ

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy cho M(x;y), gọi độ M’(x’;y’) là ảnh của M qua phép đối xứng tâm O ta có:

ĐO(M)=M’ thì: \(\left\{ \begin{array}{l}x' =  - x\\y' =  - y\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x' =  - x\\y' =  - y\end{array} \right.\)

b) Biểu thức tọa độ của phép đối xứng tâm bất kì

Trong hệ tọa độ Oxy, cho \(E(a;b),\,M\left( {{x_0};{y_0}} \right).\) ĐE(M)=M’(x0’;y0’) có biểu thức tọa độ: \(\left\{ \begin{array}{l}x{'_0} = 2a - {x_0}\\y{'_0} = 2a - {y_0}\end{array} \right..\)

Tính chất 1: Nếu Đ_I(M)=M’ và ĐI(N)=N’ thì: \(\left\{ \begin{array}{l}M'N' = MN\\\overrightarrow {M'N'}  =  - \overrightarrow {MN} \end{array} \right.\)

Nếu ba điểm M, N, P thẳng hàng theo thứ tự thì qua phép đối xứng tâm biến thành M’, N’, P’ tương ứng cũng thẳng hàng theo thứ tự đó.

Tính chất 2: Phép đối xứng tâm biến đường thẳng thành đường thẳng song song hoặc trùng với nó, 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.

Điểm I được gọi là tâm đối xứng của hình H nếu phép đối xứng qua I biến H thành chính nó.

\( \Rightarrow \) Ta gọi H là hình có tâm đối xứng.

Câu 1: Cho A(-1;3), \(d:x - 2y + 3 = 0.\) Tìm ảnh của điểm A và d qua phép đối xứng tâm O.

Hướng dẫn giải

• Ý 1: A’=ĐO(A) suy ra A’(1;-3).

• Ý 2:

Cách 1:

Lấy \(M\left( {x,y} \right) \in d \Rightarrow \) ĐO(M)=M’ có tọa độ: \(\left\{ \begin{array}{l}x' =  - x\\y' =  - y\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x =  - x'\\y =  - y'\end{array} \right. \Rightarrow M( - x', - y')\)

\(M \in d \Rightarrow ( - x') - 2( - y') + 3 = 0 \Leftrightarrow x' - 2y' - 3 = 0.\)

Vậy phương trình d’ là: \(x - 2y - 3 = 0.\)

Cách 2:

d’ là ảnh của d qua phép đối xứng tâm suy ra d’ song song hoặc trùng với d.

Suy ra phương trình d’ có dạng: \(x - 2y + m = 0.\)

Ta có: \(M(3;0) \in d\)

ĐO(M)=M’(x’,y’) với: \(\left\{ \begin{array}{l}x' =  - {x_M} =  - 3\\y' =  - {y_M} = 0\end{array} \right.\)

\(M' \in d' \Rightarrow 3 - 2.0 + m = 0 \Leftrightarrow m =  - 3.\) 

Vậy phương trình của d’ là: \(x - 2y - 3 = 0.\)

Câu 2: Cho đường tròn \((C):{(x + 2)^2} + {(y - 1)^2} = 1.\) Viết phương trình (C’) là ảnh của (C) qua phép đối xứng tâm O(0;0).

Hướng dẫn giải

Đường tròn (C) có tâm I(-2;1) bán kính R=1.

Gọi I’, R’ lần lượt là tâm và bán kính (C’) ta có: R’=R=1.

I’=ĐO(I) suy ra: \(\left\{ \begin{array}{l}{x_I}' =  - {x_I} = 2\\{y_I}' =  - {y_I} =  - 1\end{array} \right.\)

Vậy phương trình đường tròn (C’) là: \({(x - 2)^2} + {(y + 1)^2} = 1.\)

Câu 3: Cho I(2;-3), \(d:3x + 2y - 1 = 0.\) Viết phương trình d’ là ảnh của d qua phép đối xứng tâm I.

Hướng dẫn giải

Lấy \(M\left( {x,y} \right) \in d \Rightarrow \) ĐI(M)=M’ có tọa độ: \(\left\{ \begin{array}{l}x' = 4 - x\\y' =  - 6 - y\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 4 - x'\\y =  - 6 - y'\end{array} \right. \Rightarrow M(4 - x', - 6 - y')\)

\(M \in d \Rightarrow 3(4 - x') + 2( - 6 - y') - 1 = 0 \Leftrightarrow  - 3x' - 2y' - 1 = 0 \Leftrightarrow 3x' + 2y' + 1 = 0.\)

Vậy phương trình d’ là: \(3x + 2y + 1 = 0.\)

Câu 1: Cho A(2;-5), \(d:3x + 2y + 1 = 0.\) Tìm ảnh của điểm A và d qua phép đối xứng tâm O.

Câu 2: Cho đường tròn \((C):{(x - 1)^2} + {(y + 2)^2} = 4.\) Viết phương trình (C’) là ảnh của (C) qua phép đối xứng tâm O(0;0).

Câu 3: Cho I(-4;-1), \(d:3x + 3y - 7 = 0.\)  Viết phương trình d’ là ảnh của d qua phép đối xứng tâm I.

Câu 1: Trong mặt phẳng Oxy cho điểm M(2;-6) và điểm I(1;4). Phép đối xứng tâm I biến M thành M’ thì tọa độ M’ là:

A. M’(0;14)  

B. M’(14;0)

C. M’(-3/2;-2)

D. M’(-1/2;5)

Câu 2: Trong mặt phẳng Oxy cho đường thẳng d có phương trình 2x - 6y + 5 = 0 điểm I(2;-4). Phép đối xứng tâm I biến d thành d’ có phương trình:

A. 2x - 6y - 5 = 0

B. 2x - 6y - 61 = 0

C. 6x - 2y + 5 = 0

D. 6x - 2y + 61 = 0

Câu 3: Có bao nhiêu phép đối xứng tâm biến hình chữ nhật thành chính nó?

A. Một 

B. Hai 

C. Ba 

D. Không 

Câu 4: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho đường thẳng \(\left( \Delta  \right):Ax + By + C = 0\) và điểm I(a;b). Phép đối xứng tâm I biến đường thẳng \(\Delta \) thành đường thẳng \(\Delta '.\) Viết phương trình \(\Delta '.\)

A. \(\left( {\Delta '} \right):\) \(Ax + By + C - 2aA - 2bB = 0.\)

B. \(\left( {\Delta '} \right):Ax - By + C - 2aA - 2bB = 0.\)

C. \(\left( {\Delta '} \right):Ax - By - C - 2aA - 2bB = 0.\)

D. \(\left( {\Delta '} \right):Ax + By - C - 2aA - 2bB = 0.\)

Câu 5: Cho hai khẳng định sau:

(I) Nếu một hình nào đó có hai trục đối xứng vuông góc với nhau thì hình đó có tâm đối xứng.

(II) Cho phép đối xứng tâm ĐO và đường thẳng d không qua O. Có thể dựng d’ là ảnh của d qua ĐO mà chỉ sử dụng compa một lần và thước thẳng ba lần.

Chọn kết luận đúng:

A. (I) đúng; (II) sai.      

B. (I) sai; (II) đúng.

C. (I) và (II) đều đúng.

D. (I) và (II) đều sai.

Qua bài học này, các em cần nắm được những nội dung sau:

• Khái niệm, tính chất, biểu thức tọa độ và các dạng toán liên quan đến Phép đối xứng tâm
• Nắm được phương pháp giải bài tập ở dạng toán này.