⦁ Gọi A là một điểm trên hình mũi tên 1 và $\vec{u}$ có phương song song với trục đối xứng của hình mũi tên 1, độ dài của $\vec{u}$ bằng độ dài từ điểm đầu tới điểm cuối của mũi tên 1 (hình vẽ).

Lấy điểm A’ sao cho $\vec{A A^{'}} = \vec{u}$ .

Khi đó điểm A’ là một điểm trên hình mũi tên 2 có vị trí tương ứng với điểm A trên hình mũi tên 1.

Tương tự, với mỗi điểm M bất kì trên hình mũi tên 1, ta lấy điểm M’ sao cho $\vec{M M^{'}} = \vec{u}$ thì từ hình mũi tên 1 là tập hợp điểm M, ta được tập hợp các điểm M’ tạo thành hình mũi tên 2.

⦁ Gọi A’’ là một điểm trên hình mũi tên 3 có vị trí tương ứng với điểm A trên hình mũi tên 1.

Giả sử $\vec{v}$ là vectơ có phương vuông góc với trục đối xứng của hình mũi tên 1, độ dài bằng độ dài từ điểm A đến điểm A’’ (hình vẽ).

Tức là, $\vec{v} = \vec{A {A^{'}}^{'}}$ .

Gọi B là một điểm trên hình mũi tên 1.

Lấy điểm B’ sao cho $\vec{B B^{'}} = \vec{v}$ .

Khi đó điểm B’ là một điểm trên hình mũi tên 3 có vị trí tương ứng với điểm B trên hình mũi tên 1.

Tương tự, với mỗi điểm M bất kì trên hình mũi tên 1, ta lấy điểm M’’ sao cho $\vec{M {M^{'}}^{'}} = \vec{v}$ thì từ hình mũi tên 1 là tập hợp điểm M, ta được tập hợp các điểm M’’ tạo thành hình mũi tên 3.

⦁ Gọi O là một điểm trên hình mũi tên 1 (hình vẽ).

Lấy điểm A’’’ đối xứng với A qua O.

Khi đó điểm A’’’ là một điểm trên hình mũi tên 4 có vị trí tương ứng với điểm A trên hình mũi tên 1.

Tương tự, với mỗi điểm M bất kì trên hình mũi tên 1, ta lấy điểm M’’’ đối xứng với M qua O thì từ hình mũi tên 1 là tập hợp điểm M, ta được tập hợp các điểm M’’’ tạo thành hình mũi tên 4.

⦁ Tương tự trường hợp chứng minh từ hình mũi tên 1 thành hình mũi tên 2, ta chứng minh được trường hợp từ hình mũi tên 4 thành hình mũi tên 5.

⦁ Tương tự trường hợp chứng minh từ hình mũi tên 1 thành hình mũi tên 3, ta chứng minh được trường hợp từ hình mũi tên 4 thành hình mũi tên 6.

• Tương tự như vậy với tất cả các hình mũi tên khác.

Vậy hai phép biến đổi hình học cần tìm là phép biến đổi theo vectơ $\vec{u}$ có phương song song với trục đối xứng, độ dài bằng độ dài từ điểm đầu tới điểm cuối của mũi tên ban đầu và phép biến đổi lấy điểm đối xứng qua một điểm.

Câu 2/13

Trong mặt phẳng, cho đường thẳng d và điểm M. Gọi M’ là hình chiếu vuông góc của M trên đường thẳng d.

Vẽ ba điểm A, B, C tùy ý và tìm hình chiếu vuông góc A’, B’, C’ của chúng trên d.

Xem đáp án

Lời giải

Giả sử chọn ba điểm A, B, C như hình vẽ dưới đây. Khi đó hình chiếu vuông góc A’, B’, C’ của chúng trên d được biểu diễn như hình vẽ dưới đây:

Trong mặt phẳng, cho đường thẳng d và điểm M. Gọi M’ là hình chiếu vuông góc của M trên đường thẳng d. Vẽ ba điểm A, B, C tùy ý và tìm hình chiếu vuông góc A’, B’, C’ của chúng trên d. (ảnh 2)

Câu 3/13

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, ứng mỗi điểm M(x; y) quy tắc f xác định điểm M’(–3x; 3y). Hãy cho biết f có phải là phép biến hình không. Nếu có, tìm ảnh của điểm A(–1; 2) qua f.

Xem đáp án

Lời giải

⦁ Theo đề, ta có f(M) = M’, với tọa độ M(x; y), M’(–3x; 3y).

Ta thấy f là một quy tắc sao cho: ứng với mỗi điểm M đều xác định duy nhất một điểm M’.

Vậy f là một phép biến hình.

⦁ Gọi A’ là ảnh của điểm A(–1; 2) qua phép biến hình f.

Ta có x_A’ = –3x_A = –3.(–1) = 3 và y_A’ = 3y_A = 3.2 = 6.

Vậy ảnh của điểm A(–1; 2) qua phép biến hình f là điểm A’(3; 6).

Câu 4/13

Khi một ô tô dời chỗ đậu từ vị trí M đến M’, khoảng cách giữa hai trục bánh xe có thay đổi không?

Xem đáp án

Lời giải

Khi một ô tô dời chỗ đậu từ vị trí M đến M’, khoảng cách giữa hai trục bánh xe không thay đổi.

Câu 5/13

Cho điểm O trong mặt phẳng. Ta định nghĩa một phép biến hình h như sau: Với mỗi điểm M khác O chọn M’ = h(M) sao cho O là trung điểm của đoạn thẳng MM’ (Hình 6), còn với M trùng với O thì ta chọn O = h(M). Chứng minh h là một phép dời hình.

Xem đáp án

Lời giải

Cho điểm O trong mặt phẳng. Ta định nghĩa một phép biến hình h như sau: Với mỗi điểm M khác O chọn M’ = h(M) sao cho O là trung điểm của đoạn thẳng MM’ (Hình 6), còn với M trùng với O thì ta chọn O = h(M). Chứng minh h là một phép dời hình. (ảnh 2)

⦁ Với hai điểm M, N khác O, ta đặt M’ = h(M) và N’ = h(N) với O là trung điểm của MM’ và O cũng là trung điểm của NN’.

Suy ra tứ giác MNM’N’ là hình bình hành.

Do đó MN = M’N’ (1)

⦁ Với M trùng O, ta có O = h(M).

Suy ra MO = 0 (2)

Từ (1), (2), ta thu được h là một phép biến hình bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì.

Vậy h là một phép dời hình.

Câu 6/13

Một người đã vẽ xong bức tranh một con thiên nga đang bơi trên mặt hồ (đường thẳng d) (Hình 7a). Người đó muốn vẽ bóng của con thiên nga đó xuống mặt nước (như Hình 7b) bằng cách gấp tờ giấy theo đường thẳng d và đồ theo hình con thiên nga trên nửa tờ giấy còn lại. Chứng tỏ rằng đây là một phép dời hình.

Xem đáp án

Lời giải

Ta đặt f là phép biến hình biến con thiên nga trong bức tranh thành bóng của con thiên nga đó qua đường thẳng d (mặt hồ).

Chọn M’ = f(M) hay M’ là điểm đối xứng của M qua d.

Suy ra d là đường trung trực của đoạn thẳng MM’.

Gọi H là giao điểm của MM’ và d.

Khi đó H là trung điểm của MM’ và MM’ ⊥ d tại H.

Trên hình 7b, chọn điểm N tùy ý trên con thiên nga đã vẽ trên mặt hồ (như hình vẽ).

Một người đã vẽ xong bức tranh một con thiên nga đang bơi trên mặt hồ (đường thẳng d) (Hình 7a). Người đó muốn vẽ bóng của con thiên nga đó xuống mặt nước (như Hình 7b) bằng cách gấp tờ giấy theo đường thẳng d và đồ theo hình con thiên nga trên nửa tờ giấy còn lại. Chứng tỏ rằng đây là một phép dời hình. (ảnh 2)

Chọn N’ = f(N) hay N’ là điểm đối xứng của N qua d.

Suy ra d là đường trung trực của đoạn thẳng NN’.

Gọi K là giao điểm của NN’ và d.

Khi đó K là trung điểm của NN’ và NN’ ⊥ d tại K.

Ta có $\vec{M N} + \vec{M^{'} N^{'}} = (\vec{M H} + \vec{H K} + \vec{K N}) + (\vec{M^{'} H} + \vec{H K} + \vec{K N^{'}})$

$= (\vec{M H} + \vec{M^{'} H}) + (\vec{K N} + \vec{K N^{'}}) + 2 \vec{H K}$

$= \vec{0} + \vec{0} + 2 \vec{H K}$ (do H, K lần lượt là trung điểm của MM’, NN’)

$= 2 \vec{H K}$ .

Lại có $\vec{M N} - \vec{M^{'} N^{'}} = (\vec{H N} - \vec{H M}) - (\vec{H N^{'}} - \vec{H M^{'}})$ .

$= \vec{H N} - \vec{H M} - \vec{H N^{'}} + \vec{H M^{'}}$

$= (\vec{H N} - \vec{H N^{'}}) + (\vec{H M^{'}} - \vec{H M}) = \vec{N^{'} N} + \vec{M M^{'}}$

Ta có ${\vec{M N}}^{2} - {\vec{M^{'} N^{'}}}^{2} = (\vec{M N} + \vec{M^{'} N^{'}}) (\vec{M N} - \vec{M^{'} N^{'}}) = 2 \vec{H K} (\vec{N^{'} N} + \vec{M M^{'}})$

$= 2 \vec{H K} . \vec{N^{'} N} + 2 \vec{H K} . \vec{M M^{'}} = 2.0 + 2.0 = 0$ (do MM’ ⊥ d và NN’ ⊥ d).

Suy ra ${\vec{M N}}^{2} = {\vec{M^{'} N^{'}}}^{2}$ .

Do đó MN = M’N’.

Vì vậy phép biến hình f bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì.

Vậy ta có điều phải chứng minh.

Câu 7/13