Bài 7. Phép đồng dạng
Giải mở đầu trang 30 Chuyên đề học tập Toán 11 - Kết nối tri thức
Đề bài
Phép dời hình cho phép ta thể hiện mối quan hệ giống nhau cả về hình dạng và kích thước giữa các hình. Đối với các hình chỉ giống nhau về hình dạng còn kích thước có thể khác nhau thì sao? Đối tượng toán học nào cho phép ta thể hiện điều đó?
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Quan sát hình 1.50 để trả lời
Lời giải chi tiết
Đối tượng toán học liên quan đến phép đồng dạng cho phép ta thể hiện các hình chỉ giống nhau về hình dạng còn kích thước có thể khác nhau. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trong bài học này.
Giải mục 1 trang 30, 31 Chuyên đề học tập Toán 11 - Kết nối tri thức
Hoạt động
Hai tấm ảnh Dinh Thống Nhất ở hình trên giống nhau về hình dạng, chỉ khác nhau về kích thước.
a) Hãy đo và cho biết chiều dài, chiều rộng của tấm ảnh lớn tương ứng gấp mấy lần chiều dài, chiều rộng của tấm ảnh nhỏ.
b) Nếu lấy hai vị trí A, B bất kì thuộc tấm ảnh nhỏ và các vị trí A', B' tương ứng với chúng trên tấm ảnh lớn thì khoảng cách giữa A' và B' gấp mấy lần khoảng cách giữa A và B? Hãy lấy ví dụ cụ thể các vị trí và đo để kiểm tra câu trả lời của bạn.
Phương pháp giải:
Quan sát hình ảnh Dinh Thống Nhất để làm
Lời giải chi tiết:
a) Qua đo đạc, ta thấy chiều dài và chiều rộng của tấm ảnh lớn tương ứng gấp 2 lần chiều dài và chiều rộng của tấm ảnh nhỏ.
b) Lấy các điểm A, B và A', B' tương ứng như hình vẽ.
Qua đo đạc ta thấy A'B' = 2AB.
Câu hỏi
Phép dời hình và phép vị tự tỉ số t có phải là các phép đồng dạng hay không? Nếu có thì tỉ số đồng dạng là bao nhiêu?
Phương pháp giải:
Phép biến hình f gọi là phép đồng dạng tỉ số k (k > 0) nếu với hai điểm bất kì M, N có ảnh lần lượt là M’, N’ ta có:
Lời giải chi tiết:
+ Phép dời hình cũng là phép đồng dạng với tỉ số k = 1.
Thật vậy, ta chứng minh như sau:
Cho hai điểm M, N bất kì và ảnh M', N' tương ứng của nó qua phép dời hình. Khi đó M'N' = MN (phép dời hình bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì). Do đó, M', N' là ảnh của hai điểm M, N bất kì qua phép đồng dạng tỉ số 1.
+ Phép vị tự với tỉ số k là phép đồng dạng với tỉ số đồng dạng .
Thật vậy, ta chứng minh như sau:
Cho hai điểm M, N bất kì và ảnh M', N' tương ứng của nó qua phép vị tự tỉ số k. Khi đó . Do đó, M', N' là ảnh của hai điểm M, N bất kì qua phép đồng dạng tỉ số
Luyện tập 1
Chứng minh rằng phép biến hình có được bằng cách thực hiện liên tiếp phép đồng dạng f với tỉ số k1 và phép đồng dạng g với tỉ số k2 là một phép đồng dạng với tỉ số k1.k2.
Phương pháp giải:
Phép biến hình f gọi là phép đồng dạng tỉ số k (k > 0) nếu với hai điểm bất kì M, N có ảnh lần lượt là M’, N’ ta có:
Lời giải chi tiết:
Lấy hai điểm M, N bất kì. Gọi M', N' tương ứng là ảnh của M, N qua phép đồng dạng f với tỉ số k1 thì ta có M'N' = k1MN.
Gọi M", N" tương ứng là ảnh của M', N' qua phép đồng dạng g với tỉ số k2 thì ta có M"N" = k2M'N'.
Khi đó ta có M"N" = k2 M'N' = k2 . (k1MN) = (k1.k2)MN.
Do đó, M", N" tương ứng là ảnh của M, N qua phép đồng dạng với tỉ số k1.k2.
Từ đó suy ra điều phải chứng minh.
Luyện tập 2
Cho đường thẳng d và hai điểm phân biệt A, B. Điểm M thay đổi trên đường thẳng d. Gọi N là điểm đối xứng của M qua đường thẳng AB và P là trung điểm của đoạn thẳng BN. Chứng minh rằng P thuộc một đường thẳng cố định.
Phương pháp giải:
Dựa vào kiến thức phép đối xứng, phép vị tự để trả lời
Lời giải chi tiết:
Vì N là điểm đối xứng của M qua đường thẳng AB nên ta có phép đối xứng trục AB biến điểm M thành điểm N.
Ta có P là trung điểm của BN nên , do đó ta có phép vị tự tâm B, tỉ số biến điểm N thành điểm P.
Như vậy, phép đồng dạng có được bằng các thực hiện liên tiếp phép đối xứng trục AB và phép vị tự biến điểm M thành điểm P.
Mặt khác M thuộc đường thẳng d cố định, A và B cố định, do đó P thuộc đường thẳng d' cố định là ảnh của đường thẳng d qua phép đồng dạng có được bằng các thực hiện liên tiếp phép đối xứng trục AB và phép vị tự .
Vậy P thuộc một đường thẳng cố định.
Vận dụng
Trong hai hình Dinh Thống Nhất ở Hình 1.50, hãy chỉ ra phép đồng dạng biến hình nhỏ thành hình lớn.
Phương pháp giải:
Phép biến hình f gọi là phép đồng dạng tỉ số k (k > 0) nếu với hai điểm bất kì M, N có ảnh lần lượt là M’, N’ ta có:
Lời giải chi tiết:
Phép đồng dạng có được bằng cách thực hiện liên tiếp phép quay tâm O, góc quay 90° và phép vị tự tâm O, tỉ số 2 biến hình Dinh Thống Nhất nhỏ thành hình Dinh Thống Nhất lớn với O là điểm trên hình vẽ.
Giải bài 1.24 trang 31 Chuyên đề học tập Toán 11 Kết nối tri thức
Đề bài
Một phép đồng dạng biến ba đỉnh A, B, C của tam giác ABC tương ứng thành A', B', C'. Chứng minh rằng
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Phép biến hình f gọi là phép đồng dạng tỉ số k (k > 0) nếu với hai điểm bất kì M, N có ảnh lần lượt là M’, N’ ta có:
Lời giải chi tiết
Giả sử phép đồng dạng F biến ba đỉnh A, B, C của tam giác ABC tương ứng thành A', B', C'. Khi đó ta có số k khác 0 thỏa mãn:
Suy ra (đpcm).
Giải bài 1.25 trang 31 Chuyên đề học tập Toán 11 Kết nối tri thức
Đề bài
Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho phép biến hình f biến mỗi điểm M(x; y) thành điểm M'(3x; – 3y).
a) Tìm ảnh của các điểm O(0; 0), N(2; 1).
b) Chứng minh rằng f là một phép đồng dạng. Tìm tỉ số đồng dạng.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Phép biến hình f gọi là phép đồng dạng tỉ số k (k > 0) nếu với hai điểm bất kì M, N có ảnh lần lượt là M’, N’ ta có: M′N′=k.MN
Lời giải chi tiết
a) Ảnh của điểm O(0; 0) qua phép biến hình f là O′(3.0;−3.0)≡O(0;0).
Ảnh của điểm N(2; 1) qua phép biến hình f là N'(3 . 2; – 3 . 1) = N'(6; – 3).
b) Chọn hai điểm M(x;y),N(z;t) bất kì. Gọi M', N' tương ứng là ảnh của M, N qua phép biến hình f. Khi đó
Ta có:
Suy ra M'N' = 3MN.
Vậy phép biến hình f là phép đồng dạng với tỉ số k = 3.
Giải bài 1.26 trang 31 Chuyên đề học tập Toán 11 Kết nối tri thức
Đề bài
Hai hình ℋ và ℋ " trong Hình 1.52 được vẽ trên mặt phẳng tọa độ Oxy. Bằng quan sát, hãy chỉ ra một phép đối xứng trục f và một phép vị tự g sao cho phép đồng dạng có được bằng cách thực hiện liên tiếp hai phép f và g (thực hiện f trước, g sau) biến hình ℋ thành hình ℋ ".
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Quan sát hình 1.52 để làm
Lời giải chi tiết
Quan sát Hình 1.52, ta thấy phép đối xứng trục d: x = – 1 biến hình ℋ thành hình ℋ '.
Ta thấy A(3; 1) thuộc hình ℋ ' và B(6; 2) thuộc hình ℋ ''.
Ta có −−→OB=(6;2) suy ra , khi đó phép vị tự tâm O, tỉ số 2 biến điểm A thành điểm B, thực hiện tương tự với các điểm khác, vậy ta có phép vị tự tâm O, tỉ số 2 biến hình ℋ ' thành hình ℋ ''.
Vậy phép đồng dạng có được bằng cách thực hiện liên tiếp phép đối xứng trục d có phương trình x = – 1 và phép vị tự (phép đối xứng trục trước, phép vị tự sau) biến hình ℋ thành hình ℋ ''.
Khi đó, phép đối xứng trục f là phép đối xứng trục d có phương trình x = – 1 và phép vị tự g là phép vị tự là các phép biến hình cần tìm.
Luyện trắc nghiệm Toán lớp 1 Lớp LOP11
Học đi đôi với hành! Làm ngay các bộ đề trắc nghiệm chấm điểm tức thì, có đáp án chi tiết giúp ghi nhớ kiến thức sâu và chuẩn bị tốt cho các bài kiểm tra.
Học tập & ôn luyện trên ứng dụng Tri Thức Hub
Tải ứng dụng Tri Thức Hub trên điện thoại hoặc máy tính bảng (hỗ trợ Android & iOS) để làm bài kiểm tra, luyện tập và lưu tiến độ học tập!