Bài giảng môn học Hình học lớp 11 - Phép dời hình và phép đồng dạng trong mặt phẳng

PHÉP DỜI HÌNH VÀ PHÉP ĐỒNG DẠNG TRONG MẶT PHẲNG KIẾN THỨC CẦN NHỚ : 1. Phép tịnh tiến : a. Định nghĩa :Cho cố định. Với mỗi điểm M, ta dựng điểm M’ sao cho (M) = M’ sao cho : b. Biểu thức tọa độ của phép tịnh tiến : Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Oxy. Cho điểm M(x ; y), M’(x’; y’) và (M) = M’ ta được : 2. Phép đối xứng trục : a. Định nghĩa : Cho đường thẳng d . Đd(M) = M’ sao cho : (d là trung trực của MM’) b. Biểu thức tọa độ của phép đối xứng trục qua các trục tọa độ : Trong mpOxy cho M(x ; y) và M’(x’ ; y’). ĐOx(M) = M’ ta được : (phép đx trục qua trục Ox) ĐOy(M) = M’ ta được : (phép đx trục qua trục Oy) 3. Phép đối xứng tâm : a. Định nghĩa : Cho điểm O. ĐO(M) = M’ sao cho : b. Biểu thức tọa độ của phép đối xứng tâm : Cho I(a ; b) ; M(x ; y) ; M’(x’ ; y’) ĐO(M) = M’ thì : 4. Phép quay : Cho điểm O cố định và góc lượng giác j không đổi. Q(O ; j )(M) = M’ sao cho: 5. Phép vị tự : Cho một điểm O cố định và số thực k ¹ 0. V(O ; k)(M) = M’ sao cho : Biểu thức tọa độ của phép vị tự : Cho O(xo ; yo) ; M(x ; y) ; M’(x’ ; y’) V(O ; k)(M) = M’ thì : 6. Phép đồng dạng : Phép đồng dạng tỉ số k > 0 biến hai điểm M, N lần lượt thành 2 điểm M’, N’ thì : M’N’ = k.MN BÀI TẬP : I. Câu hỏi trắc nghiệm khách quan: 1. Trong các hình sau, hình nào không có trục đối xứng a. Hình bình hành b. Tam giác đều c. Tam giác cân d. Hình thoi 2. Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào đúng: a. Phép vị tự biến mỗi đường thẳng a thành đường thẳng song song với a b. Phép quay biến mỗi đường thẳng a thành đường thẳng cắt a c. Phép tịnh tiến biến mỗi đường thẳng a thành chính nó d. Phép đối xứng tâm biến mỗi đường thẳng a thành đường thẳng a’ song song hoặc trùng với a. 3. Trong các phép biến hình sau, phép nào không phải là phép dời hình ? a. Phép chiếu vuông góc lên một đường thẳng; b. Phép đồng nhất ; c. Phép vị tự tỉ số k = -1; d. Phép đối xứng trục. 4. Trong mặt phẳng Oxy, cho đường thẳng d: 2x – y + 1 = 0. Để phép tịnh tiến theo biến d thành chính nó thì phải là vectơ nào trong các vectơ sau : A) B) C) D) 5. Hình vuông có bao nhiêu trục đối xứng ? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 6. Trong các hình sau, hình nào có vô số tâm đối xứng ? A) Hai đường thẳng cắt nhau; B) Đường elip; C) Hai đường thẳng song song; D) Hình lục giác đều. 8. Trong caùc meänh ñeà sau, meänh ñeà naøo ñuùng? a. Pheùp ñoàng daïng laø moät pheùp dôøi hình; b. Pheùp vò töï laø moät pheùp dôøi hình; c. Coù pheùp dôøi hình khoâng laø pheùp ñoàng daïng; d. Pheùp vò töï laø moät pheùp ñoàng daïng. 9. Cho ñöôøng troøn (O; R). Tìm meänh ñeà sai trong caùc meänh ñeà sau a. Coù moät pheùp tònh tieán bieán (O; R) thaønh chính noù. b. Coù hai pheùp vò töï bieán (O; R) thaønh chính noù. c. Coù pheùp ñoái xöùng truïc bieán (O; R) thaønh chính noù. d. Trong 3 meänh ñeà A, B, C coù ít nhaát moät meänh ñeà sai. 10. Tính chất nào sau đây không phải là tính chất của phép dời hình: a. Biến ba điểm thẳng hàng thành ba điểm thẳng hàng bảo toàn thứ tự của ba điểm đó. b. Biến đường tròn thành đường tròn bằng nó. c. Biến tam giác thành tam giác bằng nó, biến tia thành tia. d. Biến đoạn thẳng thành đoạn thẳng có độ dài gấp k lần đoạn thẳng ban đầu (k 1). 11. Phép vị tự tỉ số biến tam giác ABC thành tam giác A’B’C’thì: a. SABC =SA’B’C’’ B. S A’B’C’’=S ABC C. SABC =SA’B’C’’ D. S A’B’C’’ =S ABC 12. Cho tam giác ABC . Phép đối xứng trục nào biến tam giác ABC thành tam giác BCD như hình vẽ a. ĐAB b. ĐAC c. ĐBC d. Phép đối xứng qua trục khác. 14. Trong các mệnh đề sau đây mệnh đề nào sai A.Phép dời hình là một phép đồng dạng B.Phép vị tự là phép đồng dạng C.Phép đồng dạng là một phép dự hình D.Có phép vị tự không phải là phép dời hình 15. Trong mặt phẳng Oxy cho v=(1;-1) và điểm M( 2;1) ảnh của điểm M qua phép tịnh tiến theo vectơ v là điểm có tọa độ nào trong các tọa độ sau A.(0 ; 3) B.(3;0) C.(1 ; 2) D.(2;1) 16. Hình vuông có mấy trục đối xứng?(C) A. 1 B. 2 C. 4 D. vô số 17. Trong mặt phẳng toạ độ cho đường thẳng d có phương trình : 3x – 2y – 1 = 0. Ảnh của đường thẳng d qua phép đối xứng tâm O có phương trình là : A. 3x + 2y + 1 = 0 B. –3x + 2y – 1 = 0 C. 3x + 2y – 1 = 0 D. 3x - 2y – 1 = 0 18. Trong mặt phẳng toạ độ Oxy, cho = (2, -1) và M(3, -2). Ảnh của điểm M qua phép tịnh tiến theo là điểm có toạ độ nào trong các toạ độ sau A. (5, 3) B. (1, 1) C. (-1, 1) D. (1, -1) 19. Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào đúng: A. Phép vị tự tâm I, tỉ số k biến đường thẳng a thành đường thẳng song song với a. B. Phép quay tâm I, góc quay a biến đường thẳng a thành đường thẳng cắt a. C.Phép tịnh tiến theo vectơ v biến mỗi đường thẳng thành chính nó. D.Phép đối xứng tâm O biến đường thẳng thành đường thẳng song song hoăc trùng với nó. 21. Trong caùc meänh ñeà sau, meänh ñeà naøo ñuùng? a. Pheùp ñoàng daïng laø moät pheùp dôøi hình; b. Pheùp vò töï laø moät pheùp dôøi hình; c. Coù pheùp dôøi hình khoâng laø pheùp ñoàng daïng; d. Pheùp vò töï laø moät pheùp ñoàng daïng. 22. Cho điểm O cố định và số thực 0. Xét phép biến hình f biến mỗi điểm M thành điểm M' sao cho , khẳng định nào sao đây là đúng ? A. và cùng hướng B. O là trung điểm của MM' C. Ba điểm O, M, M' thẳng hàng D. Nếu thì M là trung điểm của OM' 23. Trong tam giác ABC đường cao AA1 (A1 BC) trực tâm H. Tồn tại hay không một phép đồng dạng biến tam giác A1BH thành tam giác A1AC, nếu tồn tại thì tỉ số là A. B. C. D. không tồn tại 24. Trong mpOxy cho phép đồng dạng F được hợp thành bởi phép vị tự V(O ;-2) và phép quay Q(0;90). Qua F điểm A(2;0) biến thành điểm A' có tọa độ : A. (0 ; 6) B. (-3 ; 0) C. (0 ; - 4) D. (5 ; 0) 25. Cho DMNP và phép dời hình d biến điểm M thành điểm M, biến điểm N thành điểm N và biến điểm P thành điểm P’ khác P (với M là trung điểm PP’). Khi đó phép dời hình d là : A. Phép quay B. Phép tịnh tiến C. Phép đồng nhất D. Phép đối xứng trục 26. Để biến mọi hình bình hành ABCD thành chính nó, có thể dùng phép dời hình nào sau đây ? A. Phép quay với góc quay khác k.180o (kÎZ) B. Phép tịnh tiến theo vectơ khác C. Phép đối xứng tâm D. Phép đối xứng trục 27. Cho hình H gồm một hình vuông ABCD và đường chéo AC. Khi đó hình H A. Không có trục đối xứng B. Có 1 trục đối xứng C. Có 2 trục đối xứng D. Có 3 trục đối xứng 28. Hình gồm hai đường tròn phân biệt có cùng bán kính, có bao nhiêu tâm đối xứng ? A. Không có B. 1 C. 2 D. Vô số 29. Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào đúng ? A. Phép đối xứng không có điểm nào biến thành chính nó B. Phép đối xứng có đúng một điểm nào biến thành chính nó C. Phép đối xứng có hai điểm nào biến thành chính nó D. Phép đối xứng có vô số điểm nào biến thành chính nó 30. Trong các hình sau,hình nào có trục đối xứng nhưng không có tâm đối xứng. A. Hình chữ nhật B. Hình bình hành C. Hình thoi D. Hình thang cân. 31. Phép vị tự V(O,k),,biến điểm M thành điểm M’.Khẳng định nào sau đây sai? A.Nếu k = 1 thì B.Nếu k = -1 thì M và M’ đối xứng nhau qua O. C.Nếu k< 0 thì và cùng hướng. D.Nếu k = 2 thì M’ là trung điểm của OM. II. Bài tập tự luận : 32. Qua phép đối xứng trục Đd những điểm nào biến thành chính nó ? Những đt nào biến thành chính nó ? Những đường tròn nào biến thành chính nó ? 33. Cho hai đt a và a’. Có bao nhiêu phép đối xứng trục biến đt này thành đt kia ? 34. Tìm các trục đối xứng của các hình sau đây : a) Hình chữ nhật ; b) Ngũ giác đều ; c) Lục giác đều ; d) Hình thang cân ; e) Hình gồm hai đường tròn không đồng tâm ; f) Hình gồm một đt và một đường tròn ; g) Các hình biểu thị cho các chữ cái in hoa : A, B, C, D, . . . X, Y, Z 35. Cho 2 đường tròn (O ; R) và (O’ ; R’) và đt d. Hãy xác định 2 điểm M và M’ lần lượt nằm trên 2 đường tròn đó sao cho d là trung trực của đoạn thẳng MM’. 36. Cho tam giác ABC với trực tâm H. Chứng minh rằng các đường tròn ngoại tiếp tam giác HAB, HBC, HCA có bán kính bằng nhau. 37. Qua phép đối xứng tâm ĐO những điểm nào biến thành chính nó ? Những đt nào biến thành chính nó ? Những đường tròn nào biến thành chính nó ? 38. Tìm tâm đối xứng của các hình sau đây : a) Đoạn thẳng AB ; b) Một đường thẳng ; c) Lục giác đều ; d) Hình thang cân ; e) Hình gồm hai đường thẳng ; f) Tam giác đều ; g) Các hình biểu thị cho các chữ cái in hoa : A, B, C, D, . . .X, Y, Z 39. Chứng minh rằng nếu hình H có hai trục đối xứng vuông góc với nhau thì H có tâm đối xứng. 40. Cho 2 đường tròn (O) và (O’) và một điểm A. Tìm 2 điểm M và N lần lượt nằm trên 2 đường tròn đó sao cho A là trung điểm của đoạn thẳng MN. 41. Cho 2 phép tịnh tiến và . Với điểm M tùy ý, biến M thành M’, biến M’ thành M’’. Chứng tỏ rằng có phép tịnh tiến biến M thành M’’. 42. Một hình bình hành ABCD có 2 đỉnh A, B cố định, còn đỉnh C thay đổi trên một đường tròn (O). Tìm quỹ tích đỉnh D. 43. Cho 2 đường tròn (O) và (O’) và 2 điểm A, B. Tìm điểm M trên (O) và điểm M’ trên (O’) sao cho 44. Cho hình chữ nhật ABCD. Trên tia đối của tia AB lấy điểm P, trên tia đối của tia CD lấy điểm Q. Hãy xác định một điểm M trên cạnh BC và một điểm N trên cạnh AD sao cho MN // CD và tổng PN + QM nhỏ nhất. 45. Một hình chữ nhật được chia thành 8 tam giác vuông và được đánh số từ 1 đến 8 (như hình bên). Hãy tìm các phép đối xứng trục, đối xứng tâm, phép tịnh tiến, phép quay thích hợp để biến tam giác 1 lần lượt thành những tam giác còn lại. 46. Cho hai đoạn thẳng AB và A’B’. Hãy xác định phép quay biến A thành A’ và biến B thành B’. 47. Cho tam giác ABC với trọng tâm G. Gọi A’, B’, C’ lần lượt là trung điểm các cạnh BC, CA và AB. a) Phép vị tự nào biến A thành A’ ; B thành B’ ; C thành C’ ? b) Chứng minh rằng tâm O của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC là trực tâm của tam giác A’B’C’. c) Gọi H là trực tâm của tam giác ABC, chứng minh rằng . 48. Trong mpOxy biết đt d cắt truch Ox tại điểm A(-4 ; 0) và cắt trục Oy tại B(0 ; 5). Hãy viết pt của đt d’ là ảnh của d qua phép tịnh tiến theo vectơ = (5 ; 1). 49. Trong mpOxy, xác định tọa độ các đỉnh C và D của hình bình hành ABCD biết đỉnh A(-1 ; 0), đỉnh B(0 ; 4) và giao điểm các đường chéo là I(1 ; 1). 50. Trong mpOxy cho đt d có pt : . Hãy viết pt đt d’ là ảnh của d qua phép đối xứng trục Oy. 51. Trong mpOxy tìm pt đt d’ là ảnh của đt d : x – 2y + 3 = 0 qua phép đối xứng tâm O(0 ; 0) 52. Trong mpOxy cho đường tròn (C) : (x + 2)2 + (y – 1)2 = 1. Viết pt đường tròn (C’) là ảnh của (C) qua phép đối xứng tâm O(0 ; 0). 53. Hãy chỉ ra phép quay (không phải phép đồng nhất) a) Biến hình chữ nhật thành chính nó. b) Biến ngũ giác dêud thành chính nó. c) Biến hyperbol (H) : x2 – 2y2 = 2 thành chính nó. 54. Trong mpOxy cho đường tròn (C) : x2 + y2 - 2x – 2y – 2 = 0. Viết pt đường tròn (C’) là ảnh của (C) qua phép vị tự tâm O(0 ; 0), tỉ số vị tự k = 2. 55. Trong mpOxy cho điểm I(2 ; 2) a) Viết pt của đường tròn (C) tâm I tiếp xúc với cả hai trục tọa độ b) Tìm phép vị tự biến đường tròn (C) thành đường tròn (C’) có pt là : (x + 1)2 + (y + 1)2 = 1