Anonymous

50 bài tập về Phép đối xứng trục (có đáp án 2024) và cách giải

- asked 2 months agoVotes

0Answers

0Views

Phép đối xứng trục và cách giải các dạng bài tập - Toán lớp 11

I. Lý thuyết ngắn gọn

1. 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 thẳng MM′ được gọi là phép đối xứng qua đường thẳng d, hay còn gọi là phép đối xứng trục d

Ký hiệu: $D_{d}$

$D_{d} (M) = M' \Leftrightarrow \vec{I M} = - \vec{I M'}$ (Với I là gối đẻm của d với MM’)

2. $D_{d} (H)] = (H)$ thì d được gọi là trục đối xứng của hình (H)

3.Trong mặt phẳng Oxy với mỗi điểm M (x; y), gọi $M' (x'; y') = D_{d} (M)$

Nếu d là trục Ox thì $\begin{array}{l} x' = x \\ y' = - y \end{array}$

Nếu d là trục Oy thì $\begin{array}{l} x' = - x \\ y' = y \end{array}$

4.Tính chất

- Phép đối xứng trục bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì

- 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 cùng bán kính

II. Các dạng toán phép đối xứng trục

Dạng 1: Xác định ảnh của một hình qua phép đối xứng trục

Phương pháp giải:

- Dùng định nghĩa phép đối xứng trục

- Dùng biểu thức tọa độ của phép đối xứng trục mà trục đối xứng là các trục tọa độ Ox, Oy

- Dùng biểu thức vectơ của phép đối xứng trục

Ví dụ 1: Trong mặt phẳng Oxy cho A (1; -2) và B (3; 1). Tìm ảnh của A, B và đường thẳng AB qua phép đối xứng trục Ox

Lời giải

A’ là ảnh của A qua phép đối xứng qua trục Ox có tọa độ là A’ (1; 2)

B’ là ảnh của B qua phép đối xứng qua trục Ox có tọa độ là B’ (3; -1)

Ảnh của đường thẳng AB qua phép đối xứng qua trục Ox chính là đường thẳng A’B’ nên đường thẳng A’B’ có phương trình:

$\begin{array}{l} \frac{x - 1}{3 - 1} = \frac{y - 2}{- 1 - 2} \\ \Rightarrow 3 x + 2 y - 7 = 0 \end{array}$

Ví dụ 2: Trong mặt phẳng Oxy có đường thẳng d có phương trình: 3x – y + 2 = 0. Viết phương trình đường thẳng d’ là ảnh của đường thẳng d qua phép đối xứng trục Oy

Lời giải

Gọi M (x; y) tùy ý thuộc d

Suy ra: 3x – y + 2 = 0 (1)

$M' (x'; y') = D_{O y} (M) \Rightarrow \begin{array}{l} x' = - x \\ y' = y \end{array} \Rightarrow \begin{array}{l} x = - x' \\ y = y' \end{array}$

Thay vào (1) được: $3 (- x') - y' + 2 = 0 \Leftrightarrow 3 x' + y' - 2 = 0$

Vậy tọa độ M’ thỏa mãn phương trình d’: 3x + y – 2 = 0

Dạng 2: Dùng phép đối xứng trục để giải các bài toán dựng hình

Phương pháp giải:

- Dựng điểm M: Tìm một hình (H) cố định và đường thẳng d cố định cho trước sao cho khi thực hiện phép đối xứng trục d ta có được ảnh là hình (H’) giao với (C) cố định tại điểm M cần dựng

- Thực hiện các phép đối xứng trục d để tìm các điểm còn lại từ đó ta có hình cần dựng

Ví dụ 3: Dựng hình vuông ABCD biết hai đỉnh A và C nằm trên đường thẳng $d_{1}$ và hai đỉnh B, D lần lượt thuộc hai đường thẳng $d_{2}, d_{3}$

Lời giải

- Giả sử đã dựng được hình vuông ABCD thỏa điều kiện của bài toán

Do $A, C \in d_{1}$ và AC là trục đối xứng của hình vuông ABCD

Mặt khác $B \in d_{2}$ nên $D \in d'_{2}$ trong đó $d'_{2}$ là đường thẳng đối xứng với $d_{2}$ qua $d_{1}$

Suy ra: $D = d'_{2} \cap d_{3}$

- Cách dựng:

Dựng $d'_{2} = D_{d_{1}} (d_{2})$ , gọi $D = d_{3} \cap d'_{2}$

Dựng đường thẳng qua D vuông góc với $d_{1}$ tại O và cắt $d_{2}$ tại B

Dựng đường tròn tâm O đường kính BD cắt $d_{1}$ tại A, C (A, C theo thứ tự để tạo thành tứ giác ABCD)

- Nhận xét:

TH1: $d_{2}$ cắt $d_{3}$ khi đó:

Nếu $d'_{2} \cap d_{3}$ thì bài toán có 1 nghiệm hình

Nếu $d'_{2} / / d_{3}$ thì bài toán có vô nghiệm hình

TH2: $d_{2} / / d_{3}$ . Khi đó

Nếu $d_{1}$ song song và cách đều $d_{2}$ và $d_{3}$ thì bài toán có vô số nghiệm hình

Nếu $d_{1}$ hợp với $d_{2}$ và $d_{3}$ một góc 45 thì bài toán có 1 nghiệm hình

Nếu $d_{1}$ song song và không cách đều $d_{2}, d_{3}$ hoặc $d_{1}$ không hợp với $d_{2}, d_{3}$ một góc 45 thì bài toán vô nghiệm hình

Ví dụ 4: Cho hai đường tròn (C), (C′) có bán kính khác nhau và đường thẳng d. Hãy dựng hình vuông ABCD có hai đỉnh A, C lần lượt nằm trên (C), (C′) và hai đỉnh còn lại nằm trên d

Lời giải

- Dựng đường tròn $(C_{1})$ là ảnh của (C) qua $D_{d}$

- Gọi C là giao điểm của $(C_{1})$ và (C’)

- Dựng điểm A đối xứng với C qua d

- Gọi $I = A C \cap d$

Lấy trên d hai điểm B, D sao cho: IB = ID = IA

Khi đó ABCD là hình vuông cần dựng

- Số nghiệm hình bằng số giao điểm của $(C_{1})$ và (C’)

Dạng 3: Dùng phép đối xứng trục để giải các bài tập hợp điểm

Phương pháp giải:

- Tìm quỹ tích điểm M: Từ giả thiết chọn điểm E di động sao cho EM nhận đường thẳng d cố định làm trục đối xứng

- Xác định hình (H) là quỹ tích của E

- Khi đó tập hợp các điểm M là (H’) - ảnh của (H) qua phép đối xứng trục d

Ví dụ 5:

Lời giải

Gọi (C) là đường tròn ngoại tiếp tam giác AMN:

$\begin{array}{l} B N ⊥ A M \\ A C ⊥ M N \end{array}$

Nên suy ra B là trực tâm của tam giác AMN

Gọi B’ là giao điểm của xx’ và đường tròn (C)

Dễ chứng minh được yy’ là trục đối xứng của BB’

Do đó B thuộc đường tròn $(C') = D_{y y'} (C)]$

Vậy $B' \in (C) = D_{y y'} (C')]$

Ví dụ 6:

Lời giải

Gọi $H' = D_{Δ} (H)$

Suy ra H’ cố định và thuộc đường tròn (O)

Do đó O cách đều hai điểm cố định P và H’

Suy ra O thuộc đường trung trực PH’

III. Bài tập áp dụng

Bài 1:

A. $y^{2} = x$

B. $y^{2} = - x$

C. $x^{2} = - y$

D. $x^{2} = y$

Bài 2:

A. (3; 5)

B. (-3; 5)

C. (3; -5)

D. (-3; -5)

Bài 3:

A. 0

B. 1

C. 2

D. 3

Bài 4:

A. 0

B. 2

C. 4

D. Vô số

Bài 5:

Bài 6:

Bài 7:

Bài 8: Cho hình vuông ABCD và AB’C’D’ có các cạnh đều bằng a và cạnh A chung. Chứng minh có thể thực hiện một phép đối xứng trục biến hình vuông ABCD thành AB’C’D’