R1AVQZABPFZ22
Zdjęcie przedstawia bliskowschodnie geometryczne ornamenty o skomplikowanej kompozycji złożonej z różnych wielokątów, kół oraz rombów.

Symetrie w układzie współrzędnych 

Źródło: dostępny w internecie: pixabay.com, domena publiczna.

3. Obrazy wielokątów i okręgów w symetrii środkowej o środku w początku układu współrzędnych

Symetrię środkową spotykamy w architekturze, np. w motywach zwanych rybim pęcherzem.

R15N393F5294N
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Obserwujemy ją także w rozetach.

RN2O6HLF67S7V
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
Twoje cele
  • Wyznaczysz współrzędne wierzchołków wielokąta w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych.

  • Znajdziesz obraz okręgu oraz zapiszesz równanie okręgu będącego obrazem.

  • Narysujesz obraz wielokąta w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych.

  • Sprawdzisz, czy wielokąty o podanych wierzchołkach są symetryczne względem początku układu współrzędnych.

  • Zastosujesz poznaną wiedzę do rozwiązywania problemów matematycznych.

Punkty symetryczne względem początku układu współrzędnych
Definicja: Punkty symetryczne względem początku układu współrzędnych

Punkty o współrzędnych P=x,yP'=x',y' są symetryczne względem początku układu współrzędnych wtedy gdy x'=-x oraz y'=-y.

R1H8STL2X95JA

Z powyższej definicji wynika, że:

  • punktem symetrycznym względem początku układu współrzędnychsymetria środkowa względem początku układu współrzędnychpunktem symetrycznym względem początku układu współrzędnych do danego punktu jest punkt o przeciwnych współrzędnych,

  • początek układu współrzędnych jest środkiem odcinka łączącego dwa punkty, które są względem niego symetryczne.

Ważne!

Obrazem wielokąta w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych jest wielokąt do niego przystający o tym samym obwodzie i polu.

Do sprawdzenia, czy dane dwa wielokąty są symetryczne względem początku układu współrzędnych użyjemy wzoru na środek S odcinka o końcach A=x1,y1B=x2,y2:

S=x1+x22,y1+y22

Do wyznaczenia obrazu wielokąta w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych wystarczy znaleźć obraz wierzchołków tego wielokąta.

Przykład 1

Wyznaczymy równanie obrazu okręgu o równaniu x+42+y-32=4 w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych.

Rozwiązanie

Środek tego okręgu ma współrzędne -4, 3. Obrazem tego środka w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych jest punkt o współrzędnych będących liczbami przeciwnymi do danych, czyli 4, -3. Równanie okręgu symetrycznego ma zatem postać: x-42+y+32=4.

R3N8GR7SPS72B
Przykład 2

Dany jest trójkąt ABC o wierzchołkach A=-3,-1, B=4,-2 oraz C=1,5.

Wyznaczymy współrzędne wierzchołków tego trójkąta w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych.

Rozwiązanie:

Niech A', B', C' będą punktami symetrycznymi do punktów A, B, C w symetrii środkowej względem punktu 0,0. Wówczas:

A'=3,1,

B'=-4,2,

C'=-1,-5.

W niektórych przypadkach obrazem wielokąta w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych jest ten sam wielokąt.

Przykład 3

Wyznaczymy obraz czworokąta ABCD z rysunku w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych.

R1UHQQ7DGXHNM

Rozwiązanie:

Z rysunku odczytujemy współrzędne wierzchołków czworokąta:

A=-4,-3,

B=2,-2,

C=1,3,

D=-2,4.

Obrazem czworokąta ABCD w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych jest czworokąt A'B'C'D' o wierzchołkach:

A'=4,3,

B'=-2,2,

C'=-1,-3,

D'=2,-4.

Zatem rysunek czworokąta A'B'C'D' przedstawia się następująco:

R1MVOL5MN1RR5
Przykład 4

Wyznaczymy obraz trójkąta ABC z rysunku w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych, a następnie obliczymy pole części wspólnej tych trójkątów.

REMKS2ZC9ED48

Rozwiązanie:

Obrazem trójkąta w symetrii jest trójkąt o wierzchołkach A'B'C'.

RBDL21KTZOQ3U

Zauważmy, że częścią wspólną obu trójkątów jest romb o przekątnych długości 85, zatem jego pole wynosi:

P=12·8·5=20.

Przykład 5

Sprawdzimy, czy czworokąty ABCDA'B'C'D' przedstawione na poniższym rysunku są symetryczne względem początku układu współrzędnych.

RTBGE1KLU9EF1

Rozwiązanie:

Z rysunku odczytujemy współrzędne wierzchołków.

Dla czworokąta ABCD mamy:

A=-1,-4,

B=2,-6,

C=4,2,

D=0,4.

Dla czworokąta A'B'C'D' mamy:

A'=1,4,

B'=-2,6,

C'=-4,-3,

D'=0,-4.

Sprawdzimy, czy punkt o współrzędnych 0,0 jest środkiem każdego z odcinków AA', BB', CC', DD'.

Oznaczymy środki tych odcinków odpowiednio S1, S2, S3, S4.

Zatem:

S1=-1+12,-4+42=0,0,

S2=2-22,-6+62=0,0,

S3=4-42,2-32=0,-12,

S4=0-02,4-42=0,0.

Ponieważ S30,0, zatem czworokąty ABCDA'B'C'D' przedstawione na rysunku nie są symetryczne względem początku układu współrzędnych.

Aplet

Polecenie 1

Uruchom aplet, a następnie zwróć uwagę na współrzędne wierzchołków trójkąta ABC po przekształceniu w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych.

Spróbuj rozwiązać poniższe zadanie składające się z dwóch podpunktów. Wykorzystaj wiadomości z bieżącej lekcji.

RFN5XXT6RTC8Q
a) Uzupełnij luki, korzystając z podanych propozycji. Punkt symetryczny względem początku układu współrzędnych do punktu A, równa się, nawias, trzy, średnik, zero, zamknięcie nawiasu to punkt A prim, równa się1. trójkąt, 2. nawias, zero, średnik, minus, trzy, zamknięcie nawiasu, 3. nawias, minus, trzy, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 4. nawias, zero, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 5. nawias, trzy, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 6. nawias, zero, średnik, trzy, zamknięcie nawiasu, 7. punkt, 8. czworokąt.
Punkt symetryczny względem początku układu współrzędnych do punktu B, równa się, nawias, zero, średnik, trzy, zamknięcie nawiasu to punkt B prim, równa się1. trójkąt, 2. nawias, zero, średnik, minus, trzy, zamknięcie nawiasu, 3. nawias, minus, trzy, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 4. nawias, zero, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 5. nawias, trzy, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 6. nawias, zero, średnik, trzy, zamknięcie nawiasu, 7. punkt, 8. czworokąt.
Punkt symetryczny względem początku układu współrzędnych do punktu C, równa się, nawias, zero, średnik, zero, zamknięcie nawiasu to punkt C prim, równa się1. trójkąt, 2. nawias, zero, średnik, minus, trzy, zamknięcie nawiasu, 3. nawias, minus, trzy, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 4. nawias, zero, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 5. nawias, trzy, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 6. nawias, zero, średnik, trzy, zamknięcie nawiasu, 7. punkt, 8. czworokąt.
Częścią wspólną trójkąta A B C i trójkąta A prim B prim C prim jest 1. trójkąt, 2. nawias, zero, średnik, minus, trzy, zamknięcie nawiasu, 3. nawias, minus, trzy, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 4. nawias, zero, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 5. nawias, trzy, średnik, zero, zamknięcie nawiasu, 6. nawias, zero, średnik, trzy, zamknięcie nawiasu, 7. punkt, 8. czworokąt.
RLRL8C5P9MBX7
b) Uzupełnij luki, wpisując liczby lub pojęcia. Nie używaj spacji. Punkt symetryczny względem początku układu współrzędnych do punktu A, równa się, nawias, zero, średnik, minus, trzy, zamknięcie nawiasu to punkt A prim, równa się, nawiasTu uzupełnij średnikTu uzupełnijzamknięcie nawiasu. Punkt symetryczny względem początku układu współrzędnych do punktu B, równa się, nawias, trzy, średnik, jeden, zamknięcie nawiasu to punkt B prim, równa się, nawiasTu uzupełnij średnikTu uzupełnijzamknięcie nawiasu. Punkt symetryczny względem początku układu współrzędnych do punktu C, równa się, nawias, minus, jeden, średnik, jeden, zamknięcie nawiasu to punkt C prim, równa się, nawiasTu uzupełnij średnikTu uzupełnijzamknięcie nawiasu. Częścią wspólną trójkąta A B C i trójkąta A prim B prim C prim jest Tu uzupełnij.
R1CSXGPJ321CR
Polecenie 2

Wyznacz współrzędne wierzchołków trójkątów ABC w symetrii o środku w początku układu współrzędnych, jeżeli:

a) A=-5,-8, B=-2,-4, C=-3,5,

b) A=-1,2, B=2,-6, C=3,7.

Zestaw ćwiczeń interaktywnych

1
Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
RL2M38FQSRAN2
Zaznacz zdania, które są prawdziwe. Możliwe odpowiedzi: 1. Punkty o współrzędnych P, równa się, nawias, m indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, m, przecinek, dwa, zamknięcie nawiasu oraz P prim, równa się, nawias, minus, dwa, przecinek, minus, dwa, zamknięcie nawiasu są symetryczne względem początku układu współrzędnych, gdy m, równa się, minus, jeden oraz m, równa się, dwa., 2. Punkty o współrzędnych P, równa się, nawias, m, minus, jeden przecinek trzy, zamknięcie nawiasu oraz P prim, równa się, nawias, minus, dwa przecinek trzy, zamknięcie nawiasu są symetryczne względem początku układu współrzędnych, gdy m, równa się, trzy., 3. Obrazem punktu P, równa się, nawias, początek ułamka, jeden, mianownik, pierwiastek kwadratowy z dwa koniec pierwiastka, plus, jeden, koniec ułamka, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu względem początku układu współrzędnych jest punkt P prim, równa się, nawias, pierwiastek kwadratowy z dwa koniec pierwiastka, minus, jeden przecinek cztery, zamknięcie nawiasu.
1
Ćwiczenie 2

Dane są trójkąty ABC oraz A'B'C' jak na rysunku poniżej.

R1HQJTBNFD92V
R1HAV5DPLHH6T
Na podstawie rysunku zaznacz wszystkie zdania prawdziwe. Możliwe odpowiedzi: 1. Trójkąty A B C i A prim B prim C prim są symetryczne w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych., 2. Trójkąty A B C i A prim B prim C prim nie są symetryczne w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych., 3. Trójkąty A B C i A prim B prim C prim mają różne pola i obwody., 4. Trójkąty A B C i A prim B prim C prim mają równe pola i obwody.
1
Ćwiczenie 3
R9PC8MMKAT5JX
Pogrupuj elementy, zgodnie z podanym opisem. Dane jest czworokąt A B C D o wierzchołkach A, równa się, nawias, minus, pięć przecinek dwa, zamknięcie nawiasu, B, równa się, nawias, pięć, przecinek, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, C, równa się, nawias, trzy przecinek cztery, zamknięcie nawiasu, D, równa się, nawias, minus, trzy przecinek pięć, zamknięcie nawiasu oraz czworokąt A prim B prim C prim D prim o wierzchołkach A prim, równa się, nawias, pięć, przecinek, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, minus, pięć przecinek dwa, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, minus, trzy, przecinek, minus, cztery, zamknięcie nawiasu, D prim, równa się, nawias, trzy, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu. Wówczas: Możliwe odpowiedzi: 1. wielokąty mają różne obwody, 2. wielokąty mają różne pola, 3. wielokąty nie są symetryczne w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych, 4. wielokąty mają równe obwody, 5. wielokąty mają równe pola, 6. wielokąty są symetryczne w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych Dany jest czworokąt A B C D o wierzchołkach A, równa się, nawias, jeden, przecinek, minus, cztery, zamknięcie nawiasu, B, równa się, nawias, dwa, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu, C, równa się, nawias, trzy przecinek siedem, zamknięcie nawiasu, D, równa się, nawias, zero przecinek dziewięć, zamknięcie nawiasu oraz czworokąt A prim B prim C prim D prim o wierzchołkach A prim, równa się, nawias, minus, jeden przecinek cztery, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, minus, dwa przecinek pięć, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, minus, trzy, przecinek, minus, siedem, zamknięcie nawiasu, D prim, równa się, nawias, zero przecinek dziewięć, zamknięcie nawiasu. Wówczas: Możliwe odpowiedzi: 1. wielokąty mają różne obwody, 2. wielokąty mają różne pola, 3. wielokąty nie są symetryczne w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych, 4. wielokąty mają równe obwody, 5. wielokąty mają równe pola, 6. wielokąty są symetryczne w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych
2
Ćwiczenie 4
RXAQP1K91X2DB
Połącz w pary współrzędne wierzchołków trójkątów A B C i A prim B prim C prim tak, aby trójkąty były symetryczne w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych: A, równa się, nawias, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B, równa się, nawias, cztery przecinek jeden, zamknięcie nawiasu, C, równa się, nawias, pięć przecinek pięć, zamknięcie nawiasu Możliwe odpowiedzi: 1. A prim, równa się, nawias, minus, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, minus, cztery, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, minus, pięć, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu, 2. A prim, równa się, nawias, minus, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, cztery, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, pięć, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu, 3. A prim, równa się, nawias, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, cztery przecinek jeden, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, pięć przecinek pięć, zamknięcie nawiasu A, równa się, nawias, minus, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B, równa się, nawias, minus, cztery, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, C, równa się, nawias, minus, pięć, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu Możliwe odpowiedzi: 1. A prim, równa się, nawias, minus, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, minus, cztery, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, minus, pięć, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu, 2. A prim, równa się, nawias, minus, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, cztery, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, pięć, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu, 3. A prim, równa się, nawias, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, cztery przecinek jeden, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, pięć przecinek pięć, zamknięcie nawiasu A, równa się, nawias, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B, równa się, nawias, minus, cztery przecinek jeden, zamknięcie nawiasu, C, równa się, nawias, minus, pięć przecinek pięć, zamknięcie nawiasu Możliwe odpowiedzi: 1. A prim, równa się, nawias, minus, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, minus, cztery, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, minus, pięć, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu, 2. A prim, równa się, nawias, minus, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, cztery, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, pięć, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu, 3. A prim, równa się, nawias, trzy przecinek zero, zamknięcie nawiasu, B prim, równa się, nawias, cztery przecinek jeden, zamknięcie nawiasu, C prim, równa się, nawias, pięć przecinek pięć, zamknięcie nawiasu
2
Ćwiczenie 5
R95AADAD5FDV3
Wstaw w tekst odpowiednie liczby. Jeżeli trójkąty A B C i A prim B prim C prim są symetryczne w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych, to:
A, równa się, nawias1. minus, cztery, 2. sześć, 3. minus, sześć, 4. minus, dwa, 5. cztery, 6. dwa przecinek, minus, sześć zamknięcie nawiasu i A prim, równa się, nawias cztery, przecinek1. minus, cztery, 2. sześć, 3. minus, sześć, 4. minus, dwa, 5. cztery, 6. dwazamknięcie nawiasu
B, równa się, nawias, minus, dwa, przecinek, minus, cztery, zamknięcie nawiasu i B prim, równa się, nawias1. minus, cztery, 2. sześć, 3. minus, sześć, 4. minus, dwa, 5. cztery, 6. dwa przecinek1. minus, cztery, 2. sześć, 3. minus, sześć, 4. minus, dwa, 5. cztery, 6. dwazamknięcie nawiasu
C, równa się, nawias, sześć przecinek dwa, zamknięcie nawiasu i C prim, równa się, nawias1. minus, cztery, 2. sześć, 3. minus, sześć, 4. minus, dwa, 5. cztery, 6. dwa przecinek1. minus, cztery, 2. sześć, 3. minus, sześć, 4. minus, dwa, 5. cztery, 6. dwazamknięcie nawiasu
2
Ćwiczenie 6
R2O5HCD6526LC
Uzupełnij tekst odpowiednimi liczbami. Sześciokąty A B C D E F i A prim B prim C prim D prim E prim F prim są symetryczne w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych. Jeżeli współrzędne wierzchołków sześciokąta A B C D E F wynoszą: A, równa się, nawias, minus, trzy, przecinek, minus, cztery, zamknięcie nawiasu, B, równa się, nawias, minus, dwa, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu, C, równa się, nawias, zero, przecinek, minus, sześć, zamknięcie nawiasu, D, równa się, nawias, trzy, przecinek, minus, pięć, zamknięcie nawiasu, E, równa się, nawias, jeden przecinek dwa, zamknięcie nawiasu, F, równa się, nawias, minus, dwa przecinek jeden, zamknięcie nawiasu, to współrzędne wierzchołków sześciokąta A prim B prim C prim D prim E prim F prim wynoszą odpowiednio: A prim, równa się, nawiasTu uzupełnij przecinekTu uzupełnijzamknięcie nawiasu B prim, równa się, nawiasTu uzupełnij przecinekTu uzupełnijzamknięcie nawiasu C prim, równa się, nawiasTu uzupełnij przecinekTu uzupełnijzamknięcie nawiasu D prim, równa się, nawiasTu uzupełnij przecinekTu uzupełnijzamknięcie nawiasu E prim, równa się, nawiasTu uzupełnij przecinekTu uzupełnijzamknięcie nawiasu F prim, równa się, nawiasTu uzupełnij przecinekTu uzupełnijzamknięcie nawiasu
3
Ćwiczenie 7

Wyznacz współrzędne wierzchołków trójkąta ABC o wierzchołkach A=-2,0, B=2,0, C=0,3 w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych, a następnie oblicz pole figury powstałej z trójkąta i jego obrazu w podanej symetrii.

3
Ćwiczenie 8

Sprawdź, czy trójkąty o wierzchołkach A=-4,2, B=3,-1, C=0,4 oraz A'=4,-2, B'=-3,1, C'=0,-4 są symetryczne względem początku układu współrzędnych.

Słownik

symetria środkowa względem początku układu współrzędnych
symetria środkowa względem początku układu współrzędnych

przekształcenie geometryczne, w którym obrazem punktu P=x,y jest punkt P'=-x,-y

wielokąt
wielokąt

część płaszczyzny ograniczona łamaną zwyczajną zamkniętą wraz z tą łamaną