Chuyên đề Phép đối xứng trục (2022) - Toán 11

Chuyên đề Phép đối xứng trục - Toán 11 

A. Lý thuyết.

I. Định nghĩa.

- Cho đường thẳng d. Phép biến hình biến mỗi điểm M thuộc d thành chính nó, biến mỗi điểm M không thuộc d thành điểm M’ sao cho d là đường trung trực của đoạn MM’ được gọi là phép đối xứng qua đường thẳng d hay phép đối xứng trục d.

Đường thẳng d được gọi là trục của phép đối xứng hoặc đơn giản là trục đối xứng.

Phép đối xứng trục d thường được kí hiệu là Đ_d.

- Nếu hình ℋ ' là ảnh của hình ℋ  qua phép đối xứng trục d thì ta còn nói ℋ  đối xứng với ℋ ' qua d, hay ℋ  và ℋ ' đối xứng với nhau qua d.

- Nhận xét:

1) Cho đường thẳng d. Với mỗi điểm M, gọi M₀ là hình chiếu vuông góc của M

trên đường thẳng d. Khi đó: M’ = Đ_d(M) $\iff \overrightarrow{M_{0}M\text{'}}=-\overrightarrow{M_{0}M}$

2) M’ = Đ_d(M) $\iff$M = Đ_d(M’).

II. Biểu thức tọa độ.

1) Chọn hệ trục tọa độ Oxy sao cho trục Ox trùng với đường thẳng d. Với mỗi điểm M = (x ; y), gọi M’ = Đ_d(M) = (x’ ; y’) thì $\left\{\begin{array}{c}x\text{'}=x\\ y\text{'}=-y\end{array}\right.$, đây là biểu thức tọa độ của phép đối xứng qua trục Ox. 

2) Chọn hệ trục tọa độ Oxy sao cho trục Oy trùng với đường thẳng d. Với mỗi điểm M = (x ; y), gọi M’ = Đ_d(M) = (x’; y’) thì $\left\{\begin{array}{c}x\text{'}=-x\\ y\text{'}=y\end{array}\right.$, đây là biểu thức tọa độ của phép đối xứng qua trục Oy.

Ví dụ 1. Cho điểm M(2 ; 4). Tìm ảnh của điểm M qua phép đối xứng qua trục Ox và trục Oy.

Lời giải:

Gọi Đ_Ox(M) = A(x ; y) và Đ_Oy(M) = B(a; b)

Áp dụng biểu thức tọa độ của phép đối xứng trục Ox ta có:

$$\begin{gathered} \left\{\begin{array}{c}x=2\\ y=-4\end{array}\right. \\ \Rightarrow A(2;-4) \end{gathered}$$

Áp dụng biểu thức tọa độ của phép đối xứng trục Oy ta có:

$\left\{\begin{array}{c}a=-2\\ b=4\end{array}\Rightarrow B(-2;4)\right.$

III. Tính chất.

- Tính chất 1. Phép đối xứng trục bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì.

- Tính chất 2. Phép đối xứng trục biến đường thẳng thành đường thẳng, 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.

Ví dụ 2. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, qua phép đối xứng trục Ox, đường tròn (C)

(x – 2)² + (y – 3)² = 36 biến thành đường tròn (C’). Tìm phương trình đường tròn (C’) ?

Lời giải:

Đường tròn (C) có tâm I(2 ; 3) và bán kính là R = 6.

Qua phép đối xứng trục Ox, biến đường tròn (C) thành đường tròn (C’), biến tâm I thành tâm I’(x’; y’) và bán kính R’ = R = 6.

Áp dụng biểu thức phép đối xứng trục Ox ta được I’(2; – 3)

Do đó, phương trình đường tròn (C’) là:

(x – 2)² + (y + 3)² = 36.

IV. Trục đối xứng của một hình

- Định nghĩa. Đường thẳng d được gọi là trục đối xứng của hình ℋ nếu phép đối xứng qua đường thẳng d biến ℋ thành chính nó.

Khi đó, ta nói ℋ là hình có trục đối xứng.

- Ví dụ 3. Các hình sau có trục đối xứng

B. Bài tập

I. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Trong mặt phẳng, hình nào sau đây có trục đối xứng?

A. hình thang vuông

B. hình bình hành

C. hình tam giác vuông không cân

D. hình tam giác cân

Lời giải:

Bài 2: Trong mặt phẳng, cho hình thang cân ABCD có AD = BC. Tìm mệnh đề đúng :

A. có phép đối xứng trục biến AD→ thành BC→ nên AD→ = BC→

B. có phép đối xứng trục biến AC→ thành BD→ nên AC→ = BD→

C. có phép đối xứng trục biến AB thành CD nên AB // CD

D. có phép đối xứng trục biến DA thành CB nên DA = CB

Lời giải:

Bài 3: Trong mặt phẳng cho hai đường thẳng a và b tạo với nhau góc 600. Có bao nhiêu phép đối xứng trục biến a thành b.

A. một      

B. hai

C. ba      

D. bốn

Lời giải:

Bài 4: Cho hình vuông ABCD tâm I. gọi E, F, G, H lần lượt là trung điểm của các cạnh DA, AB, BC, CD. Phép đối xứng trục AC biến:

A. ∆IED thành ∆IGC      

B. ∆IFB thành ∆IGB

C. ∆IBG thành ∆IDH      

D. ∆IGC thành ∆IFA

Lời giải:

Bài 5: Trong mặt phẳng Oxy cho điểm M(-1;3). Phép đối xứng trục Ox biến M thành M’ thì tọa độ M’ là:

A. M’(-1;3)      

B. M’(1;3)   

C. M’(-1;-3)      

D. M’(1;-3)

Lời giải:

Bài 6: Trong mặt phẳng Oxy cho đường thẳng d có phương trình : x - 2y + 4 = 0. Phép đối xứng trục Ox biến d thành d’ có phương trình:

A. x - 2y + 4 = 0

B. x + 2y + 4 = 0

C. 2x + y + 2 = 0

D. 2x - y + 4 = 0

Lời giải:

Đáp án: B

Phép đối xứng trục Ox có

thay vào phương trình d được x'+ 2y' + 4 = 0 hay x + 2y + 4 = 0. Chọn đáp án B

Bài 7: Trong mặt phẳng Oxy cho đường tròn (C) có phương trình:

(x - 3)² + (y - 1)² = 6. Phép đối xứng trục Oy biến (C) thành (C’) có phương trình

A. (x + 3)² + (y - 1)² = 36

B. (x + 3)² + (y - 1)² = 6

C.(x - 3)² + (y + 1)² = 36

D. (x + 3)² + (y + 1)² = 6

Lời giải:

Bài 8: Trong mặt phẳng Oxy cho điểm M(2;3). Điểm M là ảnh của điểm nào trong bốn điểm sau qua phép đối xứng trục Oy?

A. A(3;2)      

B. B(2; -3)

C. C(3;-2)      

D. D(-2;3)

Lời giải:

Bài 9: Trong các mệnh đề sau mệnh đề nào đúng?

A. Tam giác đều có vô số trục đối xứng

B. Một hình có vô số trục đối xứng thì hình đó phải là đường tròn

C. Hình gồm hai đường thẳng vuông góc có vô số trục đối xứng

D. Hình tròn có vô số trục đối xứng

Lời giải:

Bài 10: Trong mặt phẳng, hình vuông có mấy trục đối xứng?

A. một

B. hai

C. ba

D. bốn

Lời giải: