Công thức

Phép quay: Định nghĩa, tính chất, ứng dụng & bài tập

Phép quay là một phép biến hình quan trọng trong chương trình Toán 11, đóng vai trò nền tảng cho nhiều chủ đề khác như: vectơ, hệ tọa độ, geometria giải tích,…

Phép quay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như toán học, vật lý, kỹ thuật, kiến trúc,… Bài viết này sẽ trình bày khái niệm, tính chất và ứng dụng của phép quay.

Định nghĩa của phép quay

Tính chất của phép quay

Công thức phép quay

Các dạng bài tập về phép quay lớp 11 và phương pháp giải

Xác định ảnh của điểm, đoạn thẳng, đường thẳng, tam giác,… qua phép quay

Phương pháp giải:

Tìm tọa độ điểm; phương trình đường thẳng, đường tròn qua phép quay

Phương pháp giải:

Chứng minh hai hình bằng nhau bằng phép quay

Phương pháp giải:

Ứng dụng phép quay để giải bài toán hình học

Phương pháp giải:

Ví dụ:

Cho điểm A(1,2) và phép quay tâm O(0,0) góc 90°. Tìm ảnh A’ của điểm A qua phép quay.

Giải:

\(x’ = 1.cos(90°) – 2.sin(90°) + 0 = -2\)

\(y’ = 1.sin(90°) + 2.cos(90°) + 0 = 1\)

Cho đường thẳng d: x + y – 2 = 0 và phép quay tâm O(0,0) góc 45°. Tìm phương trình đường thẳng d’ ảnh của đường thẳng d qua phép quay.

Giải:

\(x’ = x.cos(45°) – y.sin(45°)\)

\(y’ = x.sin(45°) + y.cos(45°)\)

Thay x và y vào phương trình đường thẳng d, ta có:

\(x’ + y’ – 2 = 0\)

Cho tam giác ABC với A(1,2), B(3,4) và C(5,6). Chứng minh rằng tam giác ABC bằng tam giác A’B’C’ với A'(2,1), B'(4,3) và C'(6,5).

Giải:

Ta có:

OA = OA’ = OB = OB’ = OC = OC’

Cho hình vuông ABCD với cạnh a. Một con kiến di chuyển từ đỉnh A theo đường chéo AC đến đỉnh C. Hỏi con kiến di chuyển quãng đường ngắn nhất bằng bao nhiêu?

Giải:

Bài tập luyện tập về phép quay

Bài 1: Cho điểm A(1, 2) và phép quay tâm O(0, 0) góc 135°. Tìm ảnh A’ của điểm A qua phép quay.

Bài 2: Cho đường thẳng d: x – y + 1 = 0 và phép quay tâm O(0, 0) góc 60°. Tìm phương trình đường thẳng d’ ảnh của đường thẳng d qua phép quay.

Bài 3: Cho tam giác ABC với A(1, 2), B(3, 4) và C(5, 6). Chứng minh rằng tam giác ABC bằng tam giác A’B’C’ với A'(1, -2), B'(3, -4) và C'(5, -6) qua phép quay tâm O(0, 0) góc 180°.

Bài 4: Cho hình vuông ABCD với cạnh a. Một con kiến di chuyển từ đỉnh A theo đường thẳng đi qua B đến đỉnh C. Hỏi con kiến di chuyển quãng đường ngắn nhất bằng bao nhiêu?

Bài 5: Cho tam giác ABC vuông tại A với AB = 3 cm và AC = 4 cm. Gọi O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC. Tìm ảnh B’ của điểm B qua phép quay tâm O góc 45°.

Gợi ý giải:

Bài 1:

Sử dụng công thức tọa độ điểm ảnh.

Bài 2:

Bài 3:

Bài 4:

Bài 5:

Phép quay là một phép biến hình quan trọng và có nhiều ứng dụng trong thực tế. Việc nắm vững kiến thức về phép quay giúp chúng ta giải quyết các bài toán hình học một cách hiệu quả và có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những kiến thức bổ ích về phép quay.