Обложка

89. Осева симетрия

Избери решение на задача:

Задача 1 (безплатна)

Кратко решение

а) Квадрат

Начертайте квадрат ABCD.
Начертайте отсечка, която минава през средата на страната AB и средата на страната DC. Това е една ос на симетрия.
Начертайте отсечка, която минава през средата на страната AD и средата на страната BC. Това е втора ос на симетрия.
Начертайте диагонала AC. Това е трета ос на симетрия.
Начертайте диагонала BD. Това е четвърта ос на симетрия. Квадратът има 4 оси на симетрия: 1. Правата, минаваща през средите на страните AB и DC. 2. Правата, минаваща през средите на страните AD и BC. 3. Правата, съдържаща диагонала AC. 4. Правата, съдържаща диагонала BD. Общо: 4 оси на симетрия.

б) Равностранен триъгълник

Начертайте равностранен триъгълник ABC.
От върха A, начертайте медиана към страната BC. Тази медиана е също така височина и ъглополовяща.
От върха B, начертайте медиана към страната AC. Тази медиана е също така височина и ъглополовяща.
От върха C, начертайте медиана към страната AB. Тази медиана е също така височина и ъглополовяща.
Трите медиани са осите на симетрия. Равностранният триъгълник има 3 оси на симетрия. Това са трите прави, които съдържат неговите височини (които съвпадат с медианите и ъглополовящите му). Общо: 3 оси на симетрия.

Подробно решение

Преди да започнем, нека си припомним какво е ос на симетрия. Това е права, спрямо която една фигура е симетрична сама на себе си. Ако сгънем фигурата по оста на симетрия, двете половини на фигурата ще съвпаднат напълно.

а) Квадрат

Стъпка 1: Начертаване на квадрата и първи вид оси на симетрия


Начертайте квадрат ABCD. Начертайте отсечка, която минава през средата на страната AB и средата на страната DC. Това е една ос на симетрия. Начертайте отсечка, която минава през средата на страната AD и средата на страната BC. Това е втора ос на симетрия. Начертайте диагонала AC. Това е трета ос на симетрия. Начертайте диагонала BD. Това е четвърта ос на симетрия.
Ако сгънем квадрата по правата \(g_1\), върховете A и B ще съвпаднат съответно с D и C. Следователно, \(g_1\) е ос на симетрия. Аналогично, ако сгънем квадрата по правата \(g_2\), върховете A и D ще съвпаднат съответно с B и C. Следователно, \(g_2\) също е ос на симетрия. Дотук намерихме 2 оси на симетрия.

Стъпка 2: Проверка на диагоналите


Начертайте равностранен триъгълник ABC. От върха A, начертайте медиана към страната BC. Тази медиана е също така височина и ъглополовяща. От върха B, начертайте медиана към страната AC. Тази медиана е също така височина и ъглополовяща. От върха C, начертайте медиана към страната AB. Тази медиана е също така височина и ъглополовяща. Трите медиани са осите на симетрия.
Сега да проверим дали диагоналите са оси на симетрия. Ако сгънем квадрата по диагонала AC (\(g_3\)), върховете B и D ще съвпаднат, тъй като \(\triangle ABC \cong \triangle ADC\). Следователно, правата, съдържаща диагонала AC, е ос на симетрия. По същия начин, ако сгънем квадрата по диагонала BD (\(g_4\)), върховете A и C ще съвпаднат. Следователно, правата, съдържаща диагонала BD, също е ос на симетрия. Така намерихме още 2 оси на симетрия.

Стъпка 3: Заключение за квадрата

Общо за квадрата намерихме 4 оси на симетрия: двете прави, минаващи през средите на срещуположните страни, и двете прави, съдържащи диагоналите. Квадратът има 4 оси на симетрия.

б) Равностранен триъгълник

Стъпка 1: Начертаване на равностранен триъгълник


Начертаваме равностранен триъгълник ABC. Върхът А е позициониран долу вляво, върхът В е долу вдясно от А, а върхът С е над средата на отсечката АВ. Всички страни на триъгълника са с равна дължина и всички вътрешни ъгли са по 60 градуса.

Стъпка 2: Проверка на височините (медиани/ъглополовящи)


Начертаваме височината от връх C към страната AB. Означете точката, където височината пресича AB, с D. Нека я означим с \(h_c\). Тази височина е перпендикулярна на AB, формирайки прав ъгъл при D (\(\angle ADC = 90^\circ\)). Понеже триъгълникът е равностранен, тази височина е също и медиана, и ъглополовяща, което означава, че D е средата на страната AB. Тя разделя \(\triangle ABC\) на два напълно еднакви правоъгълни триъгълника - \(\triangle ADC \cong \triangle BDC\).
Ако сгънем триъгълника по правата, съдържаща височината \(h_c\), връх A ще съвпадне с връх B. Следователно, тази права е ос на симетрия. Тъй като триъгълникът е равностранен, същото е вярно и за височините, спуснати от другите два върха (A и B). Височината от връх A към страната BC е втора ос на симетрия. Височината от връх B към страната AC е трета ос на симетрия.

Стъпка 3: Заключение за равностранния триъгълник

Всяка от трите височини (които са и медиани, и ъглополовящи) на равностранния триъгълник е негова ос на симетрия. Равностранният триъгълник има 3 оси на симетрия.

Кратък запис на решението:

а) Квадратът има 4 оси на симетрия: правите през средите на срещуположните страни (2) и диагоналите (2). б) Равностранният триъгълник има 3 оси на симетрия: трите му височини (медиани/ъглополовящи).

Най-важното от урока

Симетрични точки: Точка \(M'\) е симетрична на \(M\) спрямо ос \(g\), ако \(g\) е перпендикулярна на \(MM'\) и я разполовява.
Осева симетрия: Преобразувание, което "огледално" отразява всяка точка спрямо ос. Тя запазва дължини и ъгли (\( \triangle ABC \cong \triangle A'B'C' \)).
Ос на симетрия на фигура: Права, спрямо която фигурата е свой собствен огледален образ. Пример: височината към основата на равнобедрен триъгълник; всеки диаметър на окръжност.
Точка \(M'\) се нарича симетрична на точка \(M\) относно права \(g\), ако правата \(g\) е симетрала на отсечката \(MM'\). Това означава, че са изпълнени две условия:
  1. Правата \(g\) е перпендикулярна на отсечката \(MM'\) (\(g \perp MM'\)).
  2. Правата \(g\) минава през средата на отсечката \(MM'\).
{Илюстрация на симетрични точки: права g, точка M извън нея. Отсечката MM' е перпендикулярна на g и се разполовява от нея в точка M₀.}
Ако една точка \(P\) лежи на правата \(g\), то нейната симетрична точка \(P'\) съвпада със самата нея (\(P \equiv P'\)).
Дадена е точка A(5, 3). Оста на симетрия е хоризонталната ос Ox. Кои са координатите на симетричната точка A'?
Отговор: A' има същата x-координата и противоположна y-координата. Следователно A'(5, -3).
Осева симетрия е геометрично преобразувание, при което на всяка точка \(X\) от равнината се съпоставя нейната симетрична точка \(X'\) спрямо дадена права \(g\), наречена ос на симетрия.
Осевата симетрия е еднаквост, което означава, че запазва разстоянията, ъглите и формата на фигурите.
  • Образът на отсечка е равна на нея отсечка.
  • Образът на триъгълник е еднакъв на него триъгълник.
  • Образът на окръжност е еднаква на нея окръжност.
{Диаграма, показваща ос на симетрия g и как отсечка AB се изобразява в равна на нея отсечка A'B', а триъгълник CDE се изобразява в еднакъв на него триъгълник C'D'E'.}
За да построим образа на \(\triangle ABC\) при осева симетрия с ос \(g\), намираме симетричните точки \(A', B', C'\) на върховете му. Образът е \(\triangle A'B'C'\), който е еднакъв на първообраза: \(\triangle ABC \cong \triangle A'B'C'\).
Даден е ъгъл \(\alpha = 60^\circ\). Каква е мярката на неговия образ \(\alpha'\) при осева симетрия?
Отговор: Осевата симетрия запазва мерките на ъглите, следователно \(\alpha' = 60^\circ\).
Една фигура се нарича симетрична, ако съществува ос на симетрия \(g\), така че образът на фигурата при осева симетрия \(S_g\) съвпада със самата фигура.
{Две фигури: равнобедрен триъгълник с ос на симетрия височината към основата, и окръжност с ос на симетрия един от диаметрите й.}
  • Равнобедрен триъгълник: Има една ос на симетрия - височината към основата.
  • Правоъгълник: Има две оси на симетрия - правите, които свързват средите на срещуположните страни (средните отсечки).
  • Окръжност: Има безброй много оси на симетрия - всеки неин диаметър.
Колко оси на симетрия има равностранният триъгълник?
Отговор: Равностранният триъгълник има 3 оси на симетрия. Това са трите му височини (които са също и ъглополовящи и медиани).

Задачи за упражнение

Лесна: Колко оси на симетрия има една отсечка?
Отговор: Две. Едната е симетралата на отсечката, а другата е правата, която съдържа самата отсечка.
Средна: Фигура е съставена от две пресичащи се окръжности с равни радиуси. Колко оси на симетрия има тази фигура?
Отговор: Фигурата има две оси на симетрия. Едната ос е правата, която минава през центровете на двете окръжности. Другата ос е правата, която минава през пресечните им точки.
Трудна: Даден е ъгъл с връх \(O\). Точка \(A\) лежи на едното рамо, а точка \(B\) - на другото, като \(OA \neq OB\). Постройте точки \(M\) на едното рамо и \(N\) на другото така, че \(MN \perp OA\) и \(MN\) се разполовява от ъглополовящата на ъгъла.
Нека ъглополовящата е \(l\). Търсим точки \(M\) и \(N\), за които \(l\) е симетрала на отсечката \(MN\). Това означава, че \(M\) и \(N\) трябва да са симетрични относно \(l\).
Понеже \(N\) лежи на второто рамо на ъгъла, то нейната симетрична точка \(M\) трябва да лежи на образа на второто рамо при симетрия спрямо \(l\). Но образът на второто рамо е точно първото рамо.
Условието \(MN \perp OA\) означава, че правата \(MN\) е перпендикулярна на едното рамо.
Построение: Вземаме произволна точка \(B_1\) от второто рамо. Намираме симетричната й точка \(A_1\) спрямо ъглополовящата. Правата \(A_1B_1\) е перпендикулярна на ъглополовящата, а не на рамото.
Правилно решение: От произволна точка \(P\) на второто рамо спускаме перпендикуляр към първото рамо. Нека петата е \(Q\). Точките \(P\) и \(Q\) не са симетрични спрямо ъглополовящата (освен ако ъгълът не е 90 градуса). Търсим точка \(N\) на второто рамо, чийто симетричен образ \(M\) спрямо ъглополовящата \(l\) да лежи на първото рамо, и отсечката \(MN\) да е перпендикулярна на \(OA\). Симетрията спрямо \(l\) преобразува \(OA\) в \(OB\) и \(OB\) в \(OA\). За да бъде \(MN \perp OA\), трябва и \(M'N' \perp O'A'\). Образът на \(OA\) е \(OB\), а на \(MN\) е \(NM\). Следователно трябва \(NM \perp OB\). И така, отсечката \(MN\) трябва да е перпендикулярна и на двете рамена, което е възможно само ако те са успоредни. Това е противоречие.
Корекция на разсъждението: Нека \(l\) е ъглополовящата. Ние търсим точки \(M\) на рамото \(p_1\) и \(N\) на рамото \(p_2\), така че \(MN \perp p_1\) и \(l\) е симетрала на \(MN\). Тъй като \(l\) е симетрала, \(M\) и \(N\) са симетрични относно \(l\). Нека построим образа на рамото \(p_1\) спрямо \(l\). Този образ е рамото \(p_2\). Образът на правата \(MN\), която е перпендикулярна на \(p_1\), ще бъде права, перпендикулярна на образа на \(p_1\), т.е. перпендикулярна на \(p_2\). Но образът на правата \(MN\) е самата права \(MN\), защото \(M\) отива в \(N\), а \(N\) в \(M\). Следователно, правата \(MN\) трябва да бъде перпендикулярна едновременно на \(p_1\) и на \(p_2\). Това е невъзможно, освен ако рамената са успоредни (което не е ъгъл) или съвпадат.
Явно има грешка в условието на задачата или тя няма решение. Нека приемем, че се иска \(l\) да е симетрала на \(MN\) и \(M \in OA, N \in OB\). Тогава \(M\) и \(N\) са симетрични спрямо \(l\). За да ги намерим, е нужно допълнително условие.

Надвий
домашното
с хиляди решения, уроци и тестове:

Математика

97240 решения

2132 уроци и тестове

Иконка Математика
4 клас
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас

Литература

773 материали

Иконка Литература
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас