Корице уџбеника

V.3. Ротација

Изабери решење задатка:

Задатак 11

Кратко решење

а) Осна симетрија у односу на \( x \)-осу: \( (x,\ y) \to (x,\ -y) \), па је \( A_1(1,\ -2) \), \( B_1(4,\ -1) \), \( C_1(3,\ -3) \).б) Централна симетрија у односу на \( O \): \( (x,\ y) \to (-x,\ -y) \), па је \( A_1(-1,\ -2) \), \( B_1(-4,\ -1) \), \( C_1(-3,\ -3) \).в) Транслација за \( \overrightarrow{OV} \), \( V(-1,\ -4) \): \( (x,\ y) \to (x - 1,\ y - 4) \), па је \( A_1(0,\ -2) \), \( B_1(3,\ -3) \), \( C_1(2,\ -1) \).г) Ротација око \( O \) за \( 90^\circ \) у позитивном смеру: \( (x,\ y) \to (-y,\ x) \), па је \( A_1(-2,\ 1) \), \( B_1(-1,\ 4) \), \( C_1(-3,\ 3) \).Провера: у све четири слике помак од \( A_1 \) до \( B_1 \) има катете \( 3 \) и \( 1 \), као и помак од \( A \) до \( B \).

Детаљно решење

Дате тачке

\( A(1,\ 2) \), \( B(4,\ 1) \), \( C(3,\ 3) \). Тражимо слику троугла \( ABC \) при четири изометријске трансформације.

а) Осна симетрија у односу на \( x \)-осу

Слика тачке при осној симетрији лежи на нормали из те тачке на осу, са друге стране осе и на истом растојању. Нормала на \( x \)-осу је вертикална права, па се апсциса не мења, а ордината мења знак:\[ (x,\ y) \ \longrightarrow\ (x,\ -y). \]Дакле:\[ A_1(1,\ -2), \qquad B_1(4,\ -1), \qquad C_1(3,\ -3). \]

б) Централна симетрија у односу на координатни почетак \( O \)

Тачка \( O \) је средиште дужи која спаја тачку са њеном сликом. Ако се до тачке стиже \( x \) јединица удесно и \( y \) јединица навише, до слике се стиже \( x \) јединица улево и \( y \) јединица наниже:\[ (x,\ y) \ \longrightarrow\ (-x,\ -y). \]Дакле:\[ A_1(-1,\ -2), \qquad B_1(-4,\ -1), \qquad C_1(-3,\ -3). \]

в) Транслација за вектор \( \overrightarrow{OV} \), где је \( V(-1,\ -4) \)

Вектор \( \overrightarrow{OV} \) води од \( O(0,\ 0) \) до \( V(-1,\ -4) \), тј. помера сваку тачку за \( 1 \) јединицу улево и \( 4 \) јединице наниже:\[ (x,\ y) \ \longrightarrow\ (x - 1,\ y - 4). \]Дакле:\[ A_1(0,\ -2), \qquad B_1(3,\ -3), \qquad C_1(2,\ -1). \]

г) Ротација око координатног почетка за \( 90^\circ \) у позитивном смеру

Као у Задатку 3: ротацијом за \( 90^\circ \) у смеру супротном кретању казаљке на сату правац „удесно“ прелази у правац „навише“, а правац „навише“ у правац „улево“, па је\[ (x,\ y) \ \longrightarrow\ (-y,\ x). \]Дакле:\[ A_1(-2,\ 1), \qquad B_1(-1,\ 4), \qquad C_1(-3,\ 3). \]

Провера

Све четири трансформације су изометријске, па троугао \( A_1B_1C_1 \) у сваком случају мора бити подударан троуглу \( ABC \). Проверимо то на страници \( AB \): помак од \( A(1,\ 2) \) до \( B(4,\ 1) \) износи \( 3 \) удесно и \( 1 \) наниже, дакле катете помоћног правоуглог троугла су \( 3 \) и \( 1 \).а) од \( (1,\ -2) \) до \( (4,\ -1) \): \( 3 \) удесно, \( 1 \) навише — катете \( 3 \) и \( 1 \).
б) од \( (-1,\ -2) \) до \( (-4,\ -1) \): \( 3 \) улево, \( 1 \) навише — катете \( 3 \) и \( 1 \).
в) од \( (0,\ -2) \) до \( (3,\ -3) \): \( 3 \) удесно, \( 1 \) наниже — катете \( 3 \) и \( 1 \).
г) од \( (-2,\ 1) \) до \( (-1,\ 4) \): \( 1 \) удесно, \( 3 \) навише — катете \( 1 \) и \( 3 \).У сваком случају је \( A_1B_1 = AB \). На исти начин проверавају се и странице \( BC \) и \( AC \), па су сви добијени троуглови подударни полазном.

Кратак запис решења:

Правила су: а) \( (x,\ y) \to (x,\ -y) \); б) \( (x,\ y) \to (-x,\ -y) \); в) \( (x,\ y) \to (x-1,\ y-4) \); г) \( (x,\ y) \to (-y,\ x) \), одакле се координате темена читају непосредно.

Најважније из лекције

Кључни појмови о ротацији:
\( \rightarrow \) Смер: Позитиван (супротно од казаљке на сату) и негативан (смер казаљке на сату).
\( \rightarrow \) Пресликавање: Тачка се слика у нову тачку под условом да је растојање од центра исто (\( OA = OA_1 \)) и да гради задати угао (\( \angle AOA_1 = \alpha \)). Центар се слика у самог себе.
\( \rightarrow \) Изометрија: Ротацијом се не мењају дужине и облици фигура (дужи се сликају у једнаке дужи, троуглови у подударне троуглове).
\( \rightarrow \) Специјалан случај: Ротација за \( 180^\circ \) је исто што и централна симетрија.
Оријентација угла зависи од редоследа навођења његових кракова приликом обележавања тог угла.
Позитиван смер: Смер супротан од кретања казаљке на часовнику. Ако се краци угла наводе у овом смеру, угао је позитивно оријентисан.
Негативан смер: Смер кретања казаљке на часовнику. Ако се краци угла наводе у овом смеру, угао је негативно оријентисан.
Илустрација два смера: Кружница на којој плава стрелица показује смер супротан од казаљке на сату (означено као 'позитиван смер'), а црвена стрелица показује смер казаљке на сату (означено као 'негативан смер').
Ако окрећемо волан аутомобила удесно, у ком смеру вршимо ротацију?
Вршимо ротацију у негативном смеру, јер је то смер кретања казаљке на часовнику.
Ротација с центром \( O \) за угао \( \alpha \) у задатом смеру (позитивном или негативном) је пресликавање којим се свака тачка \( A \) (\( A \neq O \)) пресликава у тачку \( A_1 \) тако да важе следећа два услова:
Растојање од центра остаје исто: \( OA = OA_1 \).
Угао \( \angle AOA_1 \) је оријентисан у задатом смеру и има меру \( \alpha \).
Тачка \( O \) се назива центар ротације и она се при ротацији пресликава сама у себе.
Ротација с центром \( O \) за угао од \( 180^\circ \) (било у позитивном или негативном смеру) јесте централна симетрија са центром \( O \).
Да би се конструисала слика неке фигуре при ротацији, довољно је пресликати њене карактеристичне тачке:
  • За дуж пресликавамо њене крајње тачке.
  • За угао пресликавамо теме и по једну тачку на сваком краку.
  • За многоугао (нпр. троугао) пресликавамо његова темена.
  • За кружницу пресликавамо њен центар и једну тачку са кружнице.
Ротација чува растојање између тачака, што значи да је ротација изометрија.
Ако се дуж \( AB \) ротацијом пресликава у дуж \( A_1B_1 \), тада је \( AB = A_1B_1 \).
Ако се троугао \( ABC \) ротацијом пресликава у троугао \( A_1B_1C_1 \), тада су они подударни: \( \triangle ABC \cong \triangle A_1B_1C_1 \).

Задаци за вежбање

Лаки: Дат је троугао \( ABC \). Приликом ротације овог троугла око тачке \( O \) за угао од \( 45^\circ \) добијен је троугао \( A_1B_1C_1 \). Ако је дужина странице \( AB = 5\text{ cm} \), колика је дужина странице \( A_1B_1 \)?
Пошто је ротација изометрија, она чува дужине дужи. Због тога је \( A_1B_1 = AB \).
Одговор: Дужина странице \( A_1B_1 \) је \( 5\text{ cm} \).
Средњи: Тачка \( P \) се ротира око тачке \( S \) за угао од \( 180^\circ \) и добија се тачка \( P_1 \). Какав је међусобни положај тачака \( P \), \( S \) и \( P_1 \) и какав је однос дужи \( PS \) и \( SP_1 \)?
Ротација за \( 180^\circ \) представља централну симетрију. То значи да су тачке \( P \), \( S \) и \( P_1 \) колинеарне (припадају истој правој), а тачка \( S \) је средиште дужи \( PP_1 \).
Одговор: Тачке су колинеарне, а дужи су једнаке (\( PS = SP_1 \)).
Тешки: Тачка \( M \) (\( M \neq O \)) ротира се око тачке \( O \) за угао од \( 60^\circ \) у позитивном смеру и тако се пресликава у тачку \( M_1 \). Какав је троугао \( \triangle MOM_1 \) према дужинама страница?
По дефиницији ротације, растојање од центра се не мења, па је \( OM = OM_1 \). То значи да је троугао \( \triangle MOM_1 \) једнакокрак.
Угао између тих кракова је угао ротације, дакле \( \angle MOM_1 = 60^\circ \). Пошто су углови на основици једнакокраког троугла једнаки, они износе \( (180^\circ - 60^\circ) : 2 = 60^\circ \).
Сви углови су по \( 60^\circ \).
Одговор: Троугао \( \triangle MOM_1 \) је једнакостраничан.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: