Корице уџбеника

V.3. Ротација

Изабери решење задатка:

Задатак 3

Кратко решење

Ротација око \( O \) за \( 90^\circ \) у позитивном смеру правац „удесно“ преводи у „навише“, а „навише“ у „улево“, па је\[ (x,\ y) \ \longrightarrow\ (-y,\ x). \]Отуда:\[ A(1,\ 2) \to A_1(-2,\ 1), \quad B(4,\ 1) \to B_1(-1,\ 4), \quad C(3,\ 3) \to C_1(-3,\ 3). \]Провера: помаци на мрежи мењају улоге катета, али им дужине остају исте, па је \( \triangle A_1B_1C_1 \cong \triangle ABC \).

Детаљно решење

Шта се тражи

Тачке \( A(1,\ 2) \), \( B(4,\ 1) \) и \( C(3,\ 3) \) ротирамо око координатног почетка \( O(0,\ 0) \) за \( 90^\circ \) у смеру супротном кретању казаљке на сату (позитиван смер).

Шта ротација за \( 90^\circ \) ради са мрежом

Ротирајмо целу квадратну мрежу око тачке \( O \) за \( 90^\circ \) у позитивном смеру. Тада:• правац „удесно“ (позитиван смер \( x \)-осе) прелази у правац „навише“ (позитиван смер \( y \)-осе);
• правац „навише“ прелази у правац „улево“.До тачке \( (x,\ y) \) стижемо тако што од \( O \) идемо \( x \) јединица удесно, па \( y \) јединица навише. После ротације тај пут постаје: \( x \) јединица навише, па \( y \) јединица улево. А то је тачка \( (-y,\ x) \). Дакле\[ (x,\ y) \ \longrightarrow\ (-y,\ x). \]

Примена на дате тачке

\( A(1,\ 2) \): идемо \( 1 \) удесно и \( 2 \) навише, па слика настаје \( 1 \) навише и \( 2 \) улево:\[ A_1(-2,\ 1). \]\( B(4,\ 1) \): \( 4 \) удесно и \( 1 \) навише даје \( 4 \) навише и \( 1 \) улево:\[ B_1(-1,\ 4). \]\( C(3,\ 3) \): \( 3 \) удесно и \( 3 \) навише даје \( 3 \) навише и \( 3 \) улево:\[ C_1(-3,\ 3). \]

Провера (ротација је изометрија)

Растојање тачке од центра не сме да се промени. На мрежи то видимо преко помоћних правоуглих троуглова са катетама паралелним осама:\( OA \): катете \( 1 \) и \( 2 \) — \( OA_1 \): катете \( 2 \) и \( 1 \). Исти троугао, дакле \( OA = OA_1 \).
\( OB \): катете \( 4 \) и \( 1 \) — \( OB_1 \): катете \( 1 \) и \( 4 \).
\( OC \): катете \( 3 \) и \( 3 \) — \( OC_1 \): катете \( 3 \) и \( 3 \).Провера и за странице троугла:од \( A(1,\ 2) \) до \( B(4,\ 1) \) помак је \( 3 \) удесно и \( 1 \) наниже; од \( A_1(-2,\ 1) \) до \( B_1(-1,\ 4) \) помак је \( 1 \) удесно и \( 3 \) навише — катете \( 3 \) и \( 1 \) у оба случаја, па је \( A_1B_1 = AB \).од \( B(4,\ 1) \) до \( C(3,\ 3) \): \( 1 \) улево, \( 2 \) навише; од \( B_1(-1,\ 4) \) до \( C_1(-3,\ 3) \): \( 2 \) улево, \( 1 \) наниже — катете \( 1 \) и \( 2 \).од \( A(1,\ 2) \) до \( C(3,\ 3) \): \( 2 \) удесно, \( 1 \) навише; од \( A_1(-2,\ 1) \) до \( C_1(-3,\ 3) \): \( 1 \) улево, \( 2 \) навише — катете \( 2 \) и \( 1 \).Све одговарајуће дужи су једнаке, па је \( \triangle A_1B_1C_1 \cong \triangle ABC \), као што и мора бити.

Кратак запис решења:

Ротација за \( 90^\circ \) у позитивном смеру око \( O \) даје \( (x,\ y) \to (-y,\ x) \), па је \( A_1(-2,\ 1) \), \( B_1(-1,\ 4) \), \( C_1(-3,\ 3) \).

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: