Корице уџбеника

II.7. Централна симетрија

Изабери решење задатка:

Задатак 8

Кратко решење

Дато: \( k(O, r = 2\text{ cm}) \), центар симетрије \( S \). Својство: Централна симетрија \( Z_S: k(O, r) \rightarrow k_1(O_1, r) \), где је \( S \) средиште \( OO_1 \), односно \( OS = SO_1 \).

1) \( OS = 3\text{ cm} \)

\( OO_1 = 2 \cdot OS = 2 \cdot 3\text{ cm} = 6\text{ cm} \) \( r = 2\text{ cm} \) \( OO_1 > 2r \implies \) кружнице су дисјунктне (немају заједничких тачака). 1. Нацртајте праву линију кроз тачке \( O \) и \( S \).
2. На тој правој, на супротној страни тачке \( S \) у односу на тачку \( O \), пренесите растојање \( OS \) помоћу шестара. Означите добијену тачку са \( O_1 \). Тада је \( S \) средиште дужи \( OO_1 \).
3. Са центром у тачки \( O_1 \), нацртајте кружницу полупречника \( r = 2\text{ cm} \).

2) \( OS = 1\text{ cm} \)

\( OO_1 = 2 \cdot OS = 2 \cdot 1\text{ cm} = 2\text{ cm} \) \( OO_1 = r \implies \) кружнице се секу (свака пролази кроз центар друге). Нацртај кружницу k(O, 2 cm). Обележи тачку S унутар кружнице на растојању 1 cm од O. Конструиши симетричну тачку O1 тако да је S средиште OO1. Опиши кружницу k1(O1, 2 cm).

3) \( OS = 2\text{ cm} \)

\( OO_1 = 2 \cdot OS = 2 \cdot 2\text{ cm} = 4\text{ cm} \) \( OO_1 = 2r \implies \) кружнице се додирују споља у тачки \( S \). Нацртај кружницу k(O, 2 cm). Изабери тачку S на кружници. Продужи дуж OS преко тачке S и шестаром одмери SO1 = OS. Опиши нову кружницу k1(O1, 2 cm). Тачка S је заједничка тачка додира.

Детаљно решење

Анализа задатка

Да бисмо конструисали централносиметричну слику кружнице \( k(O, r) \) у односу на центар симетрије \( S \), потребно је: 1. **Пресликати центар** кружнице \( O \) у тачку \( O_1 \) тако да је тачка \( S \) средиште дужи \( OO_1 \). То значи да важи \( OS = SO_1 \). 2. **Нацртати нову кружницу** \( k_1 \) са центром у \( O_1 \) и истим полупречником \( r = 2\text{ cm} \), јер централна симетрија чува дужине и облике (изометрија). Положај нове кружнице у односу на почетну зависи од растојања центара \( OS \) у поређењу са полупречником \( r \): - Ако је \( OS > r \), кружнице немају заједничких тачака. - Ако је \( OS < r \), кружнице се секу. - Ако је \( OS = r \), кружнице се додирују.

1) Конструкција за \( OS = 3\text{ cm} \)

Будући да је \( OS = 3\text{ cm} \), а \( r = 2\text{ cm} \), растојање \( OO_1 = 2 \cdot OS = 6\text{ cm} \). Пошто је \( OO_1 > 2r \), кружнице се неће преклапати.
1. Нацртајте праву линију кроз тачке \( O \) и \( S \). 2. На тој правој, на супротној страни тачке \( S \) у односу на тачку \( O \), пренесите растојање \( OS \) помоћу шестара. Означите добијену тачку са \( O_1 \). Тада је \( S \) средиште дужи \( OO_1 \). 3. Са центром у тачки \( O_1 \), нацртајте кружницу полупречника \( r = 2\text{ cm} \).

2) Конструкција за \( OS = 1\text{ cm} \)

Овде је \( OS < r \), што значи да центар симетрије \( S \) лежи унутар кружнице \( k \). Растојање између центара кружница биће \( OO_1 = 2\text{ cm} \), што је једнако полупречнику, па ће кружнице пролазити кроз центре једна друге и сећи се.
Нацртај кружницу k(O, 2 cm). Обележи тачку S унутар кружнице на растојању 1 cm од O. Конструиши симетричну тачку O1 тако да је S средиште OO1. Опиши кружницу k1(O1, 2 cm).

3) Конструкција за \( OS = 2\text{ cm} \)

Пошто је \( OS = r \), тачка \( S \) се налази на самој кружници \( k \). Растојање између центара је \( OO_1 = 2r = 4\text{ cm} \), па ће се кружнице додиривати споља управо у тачки \( S \).
Нацртај кружницу k(O, 2 cm). Изабери тачку S на кружници. Продужи дуж OS преко тачке S и шестаром одмери SO1 = OS. Опиши нову кружницу k1(O1, 2 cm). Тачка S је заједничка тачка додира.

Кратак запис решења:

1) \( OS = 3\text{ cm} \)

\( O_1 \in \vec{OS}, SO_1 = OS = 3\text{ cm} \implies OO_1 = 6\text{ cm} > 2r \). Кружнице \( k \) и \( k_1 \) се не секу.

2) \( OS = 1\text{ cm} \)

\( O_1 \in \vec{OS}, SO_1 = OS = 1\text{ cm} \implies OO_1 = 2\text{ cm} = r \). Кружнице се секу.

3) \( OS = 2\text{ cm} \)

\( O_1 \in \vec{OS}, SO_1 = OS = 2\text{ cm} \implies OO_1 = 4\text{ cm} = 2r \). Кружнице се додирују у \( S \).

Најважније из лекције

  • Тачка \( O \) је центар симетрије за тачке \( A \) и \( A_1 \) ако се налази тачно на средини дужи \( AA_1 \).
  • Централна симетрија чува растојања (представља изометрију): дуж се слика у паралелну дуж једнаке дужине.
  • Слика праве која не садржи центар симетрије је њој паралелна права, док се права која пролази кроз центар слика у саму себе.
  • Фигуре попут кружнице (у односу на њен центар) или дужи (у односу на њено средиште) су централносиметричне фигуре јер се при овом пресликавању поклапају са собом.
Тачка \( A_1 \) је централносиметрична тачки \( A \) у односу на тачку \( O \) уколико је \( O \) средиште дужи \( AA_1 \).
Тачка \( O \) се назива центар симетрије. Она је сама себи симетрична.
Нацртати праву линију. На њој, у линеарном поретку, поставити три тачке: A, затим O, и на крају A_1. Тачка O треба да буде тачно на средини између тачака A и A_1, дефинишући је као средиште дужи AA_1. Визуелно приказати да је растојање од A до O једнако растојању од O до A_1, користећи идентичне ознаке (нпр. по једну кратку цртицу) на дужима AO и OA_1. Све тачке A, O и A_1 јасно обележити.
Да бисмо конструисали тачку \( T_1 \) симетричну тачки \( T \) у односу на центар \( O \):
1. Конструишемо полуправу \( TO \).
2. Уз помоћ шестара пренесемо растојање \( OT \) са друге стране тачке \( O \) на ту полуправу (сечемо полуправу луком кружнице са центром у \( O \) и полупречником \( OT \)). Та пресечна тачка је \( T_1 \).
Када се свака тачка неке равни пресликава у своју симетричну тачку у односу на центар \( O \), такво пресликавање називамо централна симетрија. За симетричне тачке кажемо да су слике једна друге.
Централна симетрија чува растојање између тачака. Растојање између две тачке једнако је растојању између њихових слика. Због ове особине, централна симетрија спада у изометријске трансформације (изометрија = иста мера).
При пресликавању праве \( p \) у односу на центар \( O \), разликују се два случаја:
  • Ако центар \( O \) не припада правој \( p \) (\( O \notin p \)): права се пресликава у њој паралелну праву.
  • Ако центар \( O \) припада правој \( p \) (\( O \in p \)): права се пресликава у саму себе.
Дуж \( AB \) се централном симетријом пресликава у паралелну дуж \( A_1B_1 \) исте дужине: \[ p(A, B) \parallel p(A_1, B_1) \] \[ AB = A_1B_1 \]
Да бисмо нашли слику неке фигуре, довољно је да пресликамо њене карактеристичне (кључне) тачке у односу на центар симетрије.
Слика троугла добија се тако што се конструишу централносиметричне слике сва три његова темена. Спајањем тих нових тачака добија се слика почетног троугла.
За пресликавање кружнице \( k(C, r) \) довољно је одредити слику њеног центра \( C \). Ако се \( C \) преслика у \( C_1 \), слика је кружница \( k_1(C_1, r) \). Полупречник \( r \) остаје непромењен!
Како ћемо најлакше конструисати слику праве \( p \) у односу на тачку \( O \) која не припада тој правој?
Можемо нацртати слику на два начина:
1. Изаберемо једну тачку на правој \( p \), нађемо њену слику, и кроз ту слику повучемо праву паралелну са \( p \).
2. Изаберемо две произвољне тачке на правој \( p \), нађемо њихове слике, и кроз те две нове тачке повучемо тражену праву.
Фигура је централносиметрична ако се централном симетријом пресликава тачно у саму себе.
Да бисмо краће записали да се две ознаке односе на исти објекат (да су се поклопиле), користимо знак \( \equiv \) (нпр. \( A \equiv B_1 \)).
Примери централносиметричних фигура:
  • Дуж: Ако је центар симетрије \( S \) средиште дужи \( AB \), онда се тачка \( A \) слика у \( B \), а \( B \) у \( A \). Дуж се слика у саму себе.
  • Кружница: Било која кружница се симетријом у односу на свој центар пресликава у саму себе. Свака тачка се пресликава у тачку на супротном крају истог пречника.

Задаци за вежбање

Лак: Дата је дуж \( PQ \) дужине 8 cm. Ако се ова дуж преслика централном симетријом у односу на неку тачку \( O \) у дуж \( P_1Q_1 \), колика ће бити дужина дужи \( P_1Q_1 \)?
Пошто је централна симетрија изометријска трансформација (чува растојање), дужина слике мора бити једнака дужини почетне дужи.
Одговор: Дужина дужи \( P_1Q_1 \) је 8 cm.
Средњи: Дата је кружница \( k \) са центром \( C \) и полупречником \( r = 5 \text{ cm} \). Нека је \( O \) тачка на тој кружници. Ако се кружница \( k \) преслика централном симетријом у односу на тачку \( O \), где ће се налазити нови центар кружнице \( C_1 \) у односу на тачку \( O \) и колики ће бити њен полупречник?
Центар \( C \) се пресликава преко тачке \( O \) на супротну страну тако да је \( CO = OC_1 \). Пошто је \( O \) на кружници, растојање \( CO \) је једнако полупречнику (\( 5 \text{ cm} \)). Дакле, нови центар \( C_1 \) је удаљен 5 cm од тачке \( O \) на правој која пролази кроз \( C \) и \( O \). Полупречник остаје непромењен код централне симетрије.
Одговор: Полупречник слике је 5 cm, а њен центар \( C_1 \) се налази на правој \( CO \) тако да је \( O \) средиште дужи \( CC_1 \).
Тежак: Права \( a \) садржи тачку \( A \), а тачка \( S \) (центар симетрије) не припада правој \( a \). Ако се тачка \( A \) преслика у тачку \( A_1 \), у каквом су међусобном положају права \( a \) и права \( a_1 \) која представља слику праве \( a \)? Да ли тачка \( A_1 \) припада правој \( a_1 \)?
На основу особина централне симетрије, пошто центар \( S \) не припада правој \( a \), слика те праве (\( a_1 \)) биће паралелна почетној правој (\( a_1 \parallel a \)). Пошто тачка \( A \) припада правој \( a \), њена слика \( A_1 \) мора припадати слици те праве, односно правој \( a_1 \).
Одговор: Праве \( a \) и \( a_1 \) су паралелне. Тачка \( A_1 \) припада правој \( a_1 \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: