DỜI HÌNH PHÉP BIẾN HÌNH (lý thuyết + bài tập vận dụng) file word

HTTP://DETHITHPT.COM

CHƯƠNG I. PHÉP DỜI HÌNH VÀ PHÉP ĐỒNG DẠNG TRONG MẶT PHẲNG
(PHẦN 1)

BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM

PHÉP BIẾN HÌNH
A. CHUẨN KIẾN THỨC
A.TÓM TẮT GIÁO KHOA.
1. Định nghĩa.
Quy tắc đặt tương ứng mỗi điểm M của mặt phẳng với một điểm xác định
duy nhất M ' của mặt phẳng đó được gọi là phép biến hình trong mặt phẳng.
Ta kí hiệu phép biến hình là F và viết F ( M ) = M ' hay M ' = F ( M ) , khi đó M '
được gọi là ảnh của điểm M qua phép biến hình F .

{

}

Nếu H là một hình nào đó thì hình H ' = M '| M ' = F ( M ) , M ∈ H được gọi là ảnh
của hình H qua phép biến hình F , ta viết H ' = F ( H ) .

(

)

Vậy H ' = F ( H ) ⇔ ∀M ∈ H ⇔ M ' = F ( M ) ∈ H '

Phép biến hình biến mỗi điểm M của mặt thành chính nó được gọi là phép
đồng nhất.
PHÉP TỊNH TIẾN
A. CHUẨN KIẾN THỨC
A.TÓM TẮT GIÁO KHOA.
1. Định nghĩa.
r
Trong mặt phẳng cho vectơ v . Phép biến hình biến mỗi điểm M thành điểm
uuuuur r
r
M ' sao cho MM ' = v được gọi là phép tịnh tiến theo vectơ v .
r
Phép tịnh tiến theo vectơ v được kí hiệu là Tvr .

r
v

uuuuur r
Vậy thì Tvr ( M ) = M ' ⇔ MM ' = v
Nhận xét: T0r ( M ) = M

M

2

M’


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM

2. Biểu thức tọa độ của phép tịnh tiến.
r
Trong mặt phẳng Oxy cho điểm M ( x; y) và v = ( a; b) .
uuuuur r
 x'− x = a  x' = x + a
r
M
'
x
';
y
'
=
T
M
⇔
Gọi
(
) v ( ) MM ' = v ⇔  y'− y = b ⇔  y' = y + b



( *)

Hệ ( *) được gọi là biểu thức tọa độ của Tvr .
3. Tính chất của phép tịnh tiến.
• Bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì
• Biến một đường thẳng thành đường thẳng song song hoặc trùng với đường
thẳng đã cho.
• Biến đoạn thẳng thành đoạn thẳng bằng nó.

• Biến một tam giác thành tam giác bằng tam giác đã cho.
• Biến một đường tròn thành đường tròn có cùng bán kính.
B. LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP.
Bài toán 01: XÁC ĐỊNH ẢNH CỦA MỘT HÌNH QUA PHÉP TỊNH TIẾN.
Phương pháp:
Sử dụng định nghĩa và các tính chất hoặc biểu thức tọa độ của phép tịnh
tiến.
Các ví dụ
Ví dụ 1. Cho tam giác ABC , dựng ảnh của tam giác ABC qua phép tịnh tiến
uuur
theo vec tơ BC .
Lời giải:
uur ( B) = C .
Ta có TuBC

Để tìm ảnh của điểm A ta dựng hình bình hành
uuur uuur
uur ( A ) = D , gọi E là
ABCD . Do AD = BC nên TuBC
uuu
r uuur
điểm đối xứng với B qua C , khi đó CE = BC
uur ( C ) = E . Vậy ảnh của tam giác ABC là tam giác DCE .
Suy ra TuBC

3


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
r

Ví dụ 2. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy , cho v = ( −2;3) . Hãy tìm ảnh của các
r
điểm A ( 1; −1) , B( 4;3) qua phép tịnh tiến theo vectơ v .
A. A '( −1;2) , B( 2;6)

B. A '( −1; −2) , B( −2;6)

C. A '( −1;2) , B( 2; −6) D. A '( −1;1) , B( 2;6)
Lời giải:
 x' = x + a
Áp dụng biểu thức tọa độ của phép tịnh tiến 
.
 y' = y + b
 x' = 1+ (−2)  x' = −1
⇔
⇒ A '( −1;2)
Gọi A '( x'; y') = Tvr ( A ) ⇒ 
y
'
=
−
1
+
3
y
'
=
2



Tương tự ta có ảnh của B là điểm B'( 2;6) .
r
Oxy
v
Ví dụ 3. Trong mặt phẳng tọa độ
, cho = ( 1; −3) và đường thẳng d có
phương trình 2x − 3y + 5 = 0 . Viết phương trình đường thẳng d' là ảnh của d
qua phép tịnh tiến Tvr .
A. d': 2x − y − 6 = 0

B. d': x − y − 6 = 0

C. d': 2x − y + 6 = 0

D. d': 2x − 3y − 6 = 0

Lời giải:
Cách 1. Sử dụng biểu thức tọa độ của phép tịnh tiến.
Lấy điểm M ( x; y) tùy ý thuộc d , ta có 2x − 3y + 5 = 0

( *)

 x' = x + 1  x = x'− 1
⇔
Gọi M '( x'; y') = Tvr ( M ) ⇒ 
 y' = y − 3  y = y'+ 3

4

BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
Thay vào (*) ta được phương trình 2( x'− 1) − 3( y'+ 3) + 5 = 0 ⇔ 2x'− 3y'− 6 = 0 .
Vậy ảnh của d là đường thẳng d': 2x − 3y − 6 = 0 .
Cách 2. Sử dụng tính chất của phép tịnh tiến
Do d' = Tvr ( d) nên d' song song hoặc trùng với d , vì vậy phương trình đường
thẳng d' có dạng 2x − 3y + c = 0 .(**)
Lấy điểm M ( −1;1) ∈ d . Khi đó M ' = Tvr ( M ) = ( −1+ 1;1− 3) = ( 0; −2) .
Do M ' ∈ d' ⇒ 2.0 − 3.( −2) + c = 0 ⇔ c = −6
Vậy ảnh của d là đường thẳng d': 2x − 3y − 6 = 0 .
Cách 3. Để viết phương trình d' ta lấy hai điểm phân biệt M , N thuộc d, tìm
tọa độ các ảnh M ', N ' tương ứng của chúng qua Tvr . Khi đó d' đi qua hai điểm
M ' và N ' .

Cụ thể: Lấy M ( −1;1) , N ( 2;3) thuộc d , khi đó tọa độ các ảnh tương ứng là
M '( 0; −2) , N ' ( 3;0) . Do d' đi qua hai điểm M ', N ' nên có phương trình
x− 0 y+ 2
=
⇔ 2x − 3y − 6 = 0 .
3
2
Ví dụ 4. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy , cho đường tròn ( C ) có phương trình
r
x2 + y2 + 2x − 4y − 4 = 0 . Tìm ảnh của ( C ) qua phép tịnh tiến theo vectơ v = ( 2; −3)
.
2
2
A. ( C ') : x + y − x + 2y − 7 = 0

2
2

B. ( C ') : x + y − x + y − 7 = 0

2
2
C. ( C ') : x + y − 2x + 2y − 7 = 0

2
2
D. ( C ') : x + y − x + y − 8 = 0

Lời giải:
Cách 1. Sử dụng biểu thức tọa độ.

5


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
2
2
Lấy điểm M ( x; y) tùy ý thuộc đường tròn ( C ) , ta có x + y + 2x − 4y − 4 = 0 ( *)

 x' = x + 2  x = x'− 2
⇔
Gọi M '( x'; y') = Tvr ( M ) ⇒ 
 y' = y − 3  y = y'+ 3

( x'− 2) + ( y'+ 3)
Thay vào phương trình (*) ta được
2

2

+ 2( x'− 2) − 4( y'+ 3) − 4 = 0

⇔ x' + y' − 2x'+ 2y'− 7 = 0
2

2

.

2
2
Vậy ảnh của ( C ) là đường tròn ( C ') : x + y − 2x + 2y − 7 = 0 .

Cách 2. Sử dụng tính chất của phép tịnh tiến

(

Dễ thấy ( C ) có tâm I ( −1;2) và bán kính r = 3 . Gọi ( C ') = Tvr ( C )

)

và I '( x'; y') ; r '

là tâm và bán kính của (C ') .
 x' = −1+ 2 = 1
⇒ I '( 1; −1) và r ' = r = 3 nên phương trình của đường tròn
Ta có 
 y' = 2 − 3 = −1

( C ')

là ( x − 1) + ( y + 1) = 9
2

2

Bài toán 02: XÁC ĐỊNH PHÉP TỊNH TIẾN KHI BIẾT ẢNH VÀ TẠO ẢNH.
Phương pháp:
r
r
Xác định phép tịnh tiến tức là tìm tọa độ của v . Để tìm tọa độ của v ta có
r
thể giả sử v = ( a; b) , sử dụng các dữ kiện trong giả thiết của bài toán để thiết
lập hệ phương trình hai ẩn a, b và giải hệ tìm a, b.
Các ví dụ
Ví dụ 1. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy ,cho đường thẳng d :3x + y − 9 = 0 . Tìm
r
phép tịnh tiến theo vec tơ v có giá song song với Oy biến d thành d' đi qua
điểm A ( 1;1) .
r
A. v = ( 0;5)

r
B. v = ( 1; −5)

r
C. v = ( 2; −3)

r
D. v = ( 0; −5)

6


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
Lời giải:
r
r
v có giá song song với Oy nên v = ( 0; k) ( k ≠ 0)
 x' = x
Lấy M ( x; y) ∈ d ⇒ 3x + y − 9 = 0 ( *) . Gọi M '( x'; y') = Tvr ( M ) ⇒ 
thay vào
 y' = y + k

( *) ⇒ 3x'+ y'− k − 9 = 0
Hay Tvr ( d) = d':3x + y − k − 9 = 0 , mà d đi qua A ( 1;1) ⇒ k = −5 .
r
Vậy v = ( 0; −5) .
Ví dụ 2. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy , cho đường hai thẳng d :2x − 3y + 3 = 0
r
và d' : 2x − 3y − 5 = 0 . Tìm tọa độ v có phương vuông góc với d để Tvr ( d) = d' .
r  6 4
A. v =  − ; ÷
 13 13 

r  1 2
B. v =  − ; ÷
 13 13 

r  16 24 
r  16 24 
C. v =  − ; − ÷ D. v =  − ; ÷
 13 13 
 13 13 

Lời giải:
r
Đặt v = ( a; b) , lấy điểm M ( x; y) tùy ý thuộc d , ta có d :2x − 3y + 3 = 0 ( *)
 x' = x + a  x = x'− a
⇔
Gọi sử M '( x'; y') = Tvr ( M ) .Ta có 
, thay vào (*) ta được
 y' = y + b  y = y'− b
phương trình 2x'− 3y'− 2a+ 3b+ 3 = 0 .
Từ giả thiết suy ra −2a+ 3b+ 3 = −5 ⇔ 2a− 3b = −8 .
r
r
Vec tơ pháp tuyến của đường thẳng d là n = ( 2; −3) suy ra VTCP u = ( 3;2) .
r r
rr
Do v ⊥ u ⇒ vu
. = 3a+ 2b = 0 .

16
r  16 24 
 2a− 3b = −8  a = − 13
⇔
v

Ta có hệ phương trình 
.Vậy =  − ; ÷.

3
a
+
2
b
=
0
24
 13 13 

b =

13

7


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
Bài toán 03: DÙNG PHÉP TỊNH TIẾN ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TOÁN DỰNG
HÌNH.
Phương pháp:
Để dựng một điểm M ta tìm cách xem nó là ảnh của một điểm đã biết qua
một phép tịnh tiến, hoặc xem M là giao điểm của hai đường trong đó một
đường cố định còn một đường là ảnh của một đường đã biết qua phép tịnh
tiến.
Lưu ý: Ta thường dùng kết quả: Nếu Tvr ( N ) = M và N ∈ ( H ) thì M ∈ ( H ') trong

(

)

đó ( H ') = Tvr ( H ) và kết hợp với M thuộc hình ( K )
(trong giả thiết) suy ra M ∈ ( H ') ∩ ( K ) .
Các ví dụ
Ví dụ 1. Cho đường tròn tâm O , bán kính R và hai điểm phân biệt C , D nằm
ngoài ( O ) . Hãy dựng dây cung AB của đường tròn ( O ) sao cho ABCD là hình
bình hành.
Lời giải:
Phân tích: Giả sử đã dựng được dây cung ABthỏa mãn yêu cầu bài toán
uuur uuur
uuur ( A ) = B .
Do ABCD là hình bình hành nên AB = DC ⇒ TCD

(

)

uuu
r ( O ) . Vậy B vừa thuộc ( O )
Nhưng A ∈ ( O ) ⇒ B ∈ ( O ') = TuDC

và ( O ') nên B chính là giao điểm của ( O ) và ( O ') .
Cách dựng:
uuu
r
- Dựng đường tròn ( O ') là ảnh của đường tròn ( O ) qua TuDC

- Dựng giao điểm B của ( O ) và ( O ')

- Dựng đường thẳng qua B và song song với CD cắt ( O ) tại A .
Dây cung AB là dây cung thỏa yêu cầu bài toán.

8


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
uuur uuur
uuu
r ( A ) = B ⇒ AB = DC ⇒ ABCD là hình bình
Chứng minh: Từ cách dựng ta có TuDC
hành.
Biện luận:
-

Nếu CD > 2R thì bài toán vô nghiệm .
Nếu CD = 2R thì có một nghiệm .
Nếu CD < 2R thì có hai nghiệm.

Ví dụ 2. Cho tam giác ABC . Dựng đường thẳng d song song với BC , cắt hai
cạnh AB, AC lần lượt tại M , N sao cho AM = CN .
Lời giải:
Phân tích: Giả sử đã dựng được đường thẳng d
thỏa mãn bài toán. Từ M dựng đường thẳng
song song với AC cắt BC tại P , khi đó MNCP
là hình bình hành nên CN = PM . Lại có AM = CN
suy ra MP = MA , từ đó ta có AP là phân giác
trong của góc A .

Cách dựng:
- Dựng phân giác trong AP của góc A
- Dựng đường thẳng đi qua P song song với
AC cắt AB tại M
uuur ( C ) .
- Dựng ảnh N = TuPM
Đường thẳng MN chính là đường thẳng thỏa
yêu cầu bài toán.
Chứng minh: Từ cách dựng ta có MNCP là
hình bình hành suy ra MN PBC và CN = PM , ta
·
·
·
có MAP
=CAP
= APM
⇒ ∆MAP cân tại M
⇒ AM = MP .
Vậy AM = CN
Biện luận: Bài toán có một nghiệm hình

9


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM

Ví dụ 3. Cho hai đường tròn ( O1 ) và ( O2 ) cắt nhau tại A , B . Dựng đường
thẳng d đi qua A cắt các đường tròn tại các điểm thứ hai M , N sao cho
MN = 2l cho trước.
Lời giải:

Giả sử đã dựng được đường thẳng d đi qua A
và cắt các đường tròn ( O1 ) ,( O2 ) tương ứng tại
các điểm M , N sao cho MN = 2l .
Kẻ O1H ⊥ MN và O2I ⊥ MN .
uuuur ( I ) = I ' ⇒ O I ' = HI =
Xét TuHO
1
1

1
MN = l .
2

Do tam giác I 'O1O2 vuông tại I ' nên
O2I ' = O1O22 − l 2 .
Bài toán 04: SỬ DỤNG PHÉP TỊNH TIẾN ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TOÁN TÌM
TẬP HỢP ĐIỂM.
Phương pháp:
Nếu Tvr ( M ) = M ' và đểm M di động trên hình ( H ) thì điểm M ' thuộc hình

( H ') , trong đó ( H ') là ảnh của hình ( H )

qua Tvr .

Các ví dụ

Ví dụ 1. Cho hai điểm phân biệt B,C cố định trên đường tròn ( O ) tâm O .
Điểm A di động trên ( O ) . Chứng minh khi A di động trên ( O ) thì trực tâm
của tam giác ABC di động trên một đường tròn.
Lời giải:

Gọi H là trực tâm của tam giác ABC và M là trung điểm của BC . Tia BO cắt
·
đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC tại D . Vì BCD
= 900 , nên DC P AH . Tương
uuuu
r uuur
uuuur
tự AD PCH , do đó ADCH là hình bình hành.Suy ra AH = DC = 2OM không đổi

10


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
uuuur ( A ) = H , vì vậy khi A di động trên dường tròn ( O ) thì H di động trên
⇒ T2OM

(

)

uuuur ( O ) .
đường tròn ( O ') = T2OM

uuur r
·
Ví dụ 2. Cho tam giác ABC có đỉnh A cố định, BAC
= α không đổi và BC = v
không đổi. Tìm tập hợp các điểm B,C .
Lời giải:
Gọi O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC , khi đó theo định lí sin ta

có

BC
= 2R không đổi
sin α

uuur r
( do BC = v không đổi).
Vậy OA = R =
AO =

BC
, nên O di động trên đường tròn tâm A bán kính
2sin α

BC
·
. Ta có OB = OC = R không đổi và BOC
= 2α không đổi suy ra
2sin α

uuur
1800 − 2α
·OBC = OCB
·
không đổi. Mặt khác BC có phương không đổi nên
=
2
uuur uuur
OB,OC cũng có phương không đổi.

uuur uu
r uuur uu
r
Đặt OB = v1 ,OC = v2 không đổi , thì Tvuu1r ( O ) = B,Tvuu2r ( O ) = C .

BC 

BC 
uu
r
Vậy tập hợp điểm B là đường tròn  A1;
ảnh của  A ,
÷
÷ qua Tv1 ,
2sin α 

 2sin α 

BC 

BC 
uur
và tập hợp điểm C là đường tròn  A 2 ;
ảnh của  A ,
÷
÷ qua Tv2 .
2sin
α
2sin
α






PHÉP ĐỐI XỨNG TRỤC
A. CHUẨN KIẾN THỨC
A.TÓM TẮT GIÁO KHOA.

11


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
1. Định nghĩa:
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 MM ' được gọi là phép đối xứng
qua đường thẳng d , hay còn gọi là phép đối xứng trục d .

Phép đối xứng trục có trục là đường thẳng d
được kí hiệu là Ðd . Như vậy
uuur
uuuu
r
Ðd ( M ) = M ' ⇔ IM = − IM ' với I là hình chiếu
vuông góc của M trên d .
Nếu Ðd ( H )  = ( H ) thì d được gọi là trục đối
xứng của hình ( H ) .

2. Biểu thức tọa độ của phép đối xứng trục:

Trong mặt phẳng Oxy , với mỗi điểm M ( x; y) , gọi M '( x'; y') =Ðd ( M ) .
 x' = x
Nếu chọn d là trục Ox , thì 
 y' = − y
 x' = − x
Nếu chọn d là trục Oy , thì 
.
 y' = y
3. Tính chất phép đối xứng trục:
•
•
•
•
•

Bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì.
Biến một đường thẳng thành đường thẳng.
Biến một đoạn thẳng thành đoạn thẳng bằng đoạn đã cho.
Biến một tam giác thành tam giác bằng tam giác đã cho.
Biến đường tròn thành đường tròn có cùng bán kính.
B. LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP.

Bài toán 01: XÁC ĐỊNH ẢNH CỦA MỘT HÌNH QUA ĐỐI XỨNG TRỤC.
Phương pháp:

12


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
Để xác định ảnh ( H ') của hình ( H ) qua phép đối xứng trục ta có thể dùng

một trong các cách sau:
• 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.
• Dùng biểu thức vec tơ của phép đối xứng trục.
Các ví dụ

Ví dụ 1. Trong mặt phẳng Oxy , cho điểm M ( 1;5) , đường thẳng d : x + 2y + 4 = 0
2
2
và đường tròn ( C ) : x + y + 2x − 4y − 4 = 0.

a) Tìm ảnh của M qua phép đối xứng trục Ox .
A. M '( −1;5)

B. M '( −1; −5)

C. M '( 1; −5)

D. M '( 0; −5)

b) Tìm ảnh của d qua phép đối xứng trục Ox .
A. d': 2x − 2y + 4 = 0 B. d': x − 2y + 2 = 0 C. d': 3x − 2y + 4 = 0
d' : x − 2y + 4 = 0

D.

c) Tìm ảnh của ( C ) qua phép đối xứng trục Ox .
A. ( C ') : ( x + 2) + ( y + 2) = 9

B. ( C ') : ( x + 1) + ( y + 1) = 9

C. ( C ') : ( x + 3) + ( y + 2) = 9

D. ( C ') : ( x + 1) + ( y + 2) = 9

2

2

2

2

2

2

2

2

d) Tìm ảnh của M qua phép đối xứng qua đường thẳng d.
A. M '( −5; −7)

B. M '( 5;7)

C. M '( −5;7)

D. M '( 5; −7)

Lời giải:
a) Gọi M ',d',( C ') theo thứ tự là ảnh của M ,d,( C ) qua Ðox , khi đó M '( 1; −5) .
b) Tìm ảnh của d.

13


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
Lấy M ( x; y) ∈ d ⇒ x + 2y + 4 = 0 (1)
Gọi N ( x'; y') là ảnh của M qua phép đối xứng Ðox .
 x' = x
 x = x'
⇔
Ta có 
. Thay vào ( 1) ta được
 y ' = − y  y = − y'
x'− 2y'+ 4 = 0 . Vậy d': x − 2y + 4 = 0.
c) Tìm ảnh của ( C ) .
Cách 1: Ta thấy ( C ) có tâm I ( −1;2) và bán kính R = 3 .
Gọi I ', R ' là tâm và bán kính của ( C ') thì I '( −1; −2) và R ' = R = 3 , do đó

( C ') : ( x + 1) + ( y + 2)
2

2

= 9.

2

2
Cách 2: Lấy P ( x; y) ∈ ( C ) ⇒ x + y + 2x − 4y − 4 = 0 ( 2) .

Gọi Q ( x'; y') là ảnh của P qua phép đối xứng Ðox . Ta có
 x' = x
 x = x'
⇒
thay vào ( 2) ta được x'2 + y'2 + 2x'+ 4y'− 4 = 0 , hay

 y ' = − y  y = − y'

( C ') : x

2

+ y2 + 2x + 4y − 4 = 0 .

d) Đường thẳng d1 đi qua M vuông góc với d có phương trình 2x − y + 3 = 0.
Gọi I = d∩ d1 thì tọa độ điểm I là nghiệm của hệ
 x + 2y + 4 = 0  x = −2
⇔
⇒ I ( −2; −1) .

 2x − y + 3 = 0  y = −1
Gọi M ' đối xứng với M qua d thì I là trung điểm của MM ' .

14


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM


xM + xM '
 xI =
 x = 2xI − xM = −5
2
⇔  M'
⇒ M '( −5; −7) .
Ta có 
 yM ' = 2yI − yM = −7
 y = yM + yM '
 I
2
Ví dụ 2. Cho hai đường thẳng d : x + y − 2 = 0 , d1 : x + 2y − 3 = 0 và đường tròn

( C ) : ( x − 1) + ( y + 1)
2

2

= 4.

a) Tìm ảnh của d1 qua phép đối xứng trục d .
A. d1 ': x + y − 3 = 0

B. d1 ':2x + 2y − 3 = 0

C. d1 ':2x + 2y − 1 = 0 D. d1 ':2x + y − 3 = 0
b) Tìm ảnh của ( C ) qua phép đối xứng trục d .
A. ( C ') : ( x − 2) + ( y − 1) = 4

B. ( C ') : ( x − 3) + ( y − 3) = 4

C. ( C ') : ( x − 3) + ( y − 2) = 4

D. ( C ') : ( x − 3) + ( y − 1) = 4

2

2

2

2

2

2

2

2

Lời giải:
a) Tìm ảnh của d1 .
Ta có d1 ∩ d = I ( 1;1) nên Ðd ( I ) = I .
Lấy M ( 3;0) ∈ d1 . Đường thẳng d2 đi qua M vuông góc với d có phương trình
x − y − 3 = 0 . Gọi M 0 = d∩ d2 , thì tọa độ của M 0 là nghiệm của hệ

5
 x + y − 2 = 0  x = 2

 5 1
⇔
⇒ M 0  ; − ÷.

 2 2
x − y − 3 = 0 y = − 1

2
Gọi M ' là ảnh của M qua Ðd thì M 0 là trung điểm của MM ' nên

15


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
M '( 2; −1) . Gọi d1 ' = Ðd ( d1 ) thì d1 ' đi qua I và M ' nên có phương trình
x− 1 y− 1
=
⇔ 2x + y − 3 = 0. Vậy d1 ':2x + y − 3 = 0 .
1
−2
b) Tìm ảnh của ( C ) .
Đường tròn ( C ) có tâm J ( 1; −1) và bán kính R = 2 .
Đường thẳng d3 đi qua J và vuông góc với d có phương trình x − y − 2 = 0 .
Gọi J 0 = d3 ∩ d thì tọa độ của điểm J 0 là nghiệm của hệ
x + y − 2 = 0 x = 2
⇔
⇒ J 0 ( 2;0) .

x − y − 2 = 0 y = 0
Gọi J ' = Ðd( J ) thì J 0 là trung điểm của JJ ' nên J '( 3;1)

(

Gọi ( C ') = Ðd ( C )

)

thì J ' là tâm của ( C ') và bán kính của ( C ') là R ' = R = 2 . Vậy

( C ') : ( x − 3) + ( y − 1)
2

2

= 4.

Bài toán 02: DÙNG PHÉP ĐỐI XỨNG TRỤC ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TOÁN
DỰNG HÌNH.
Phương pháp:
Để dựng một điểm M ta tìm cách xác định nó như là ảnh của một điểm đã
biết qua một phép đối xứng trục, hoặc xem M như là giao điểm của một
đường cố định và một với ảnh của một đường đã biết qua phép đối xứng trục.
Các ví dụ
Ví dụ 1. Dựng hình vuông ABCD biết hai đỉnh A và C nằm trên đường
thẳng d1 và hai đỉnh B, D lần lượt thuộc hai đường thẳng d2 , d3 .
Lời giải:

16

BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
Phân tích: Giả sử đã dựng được hình
vuông ABCD , thỏa các điều kiện của
bài toán. Do A ,C ∈ d2 và AC là trục
đối xứng của hình vuông ABCD . Mặt
khác B ∈ d2 nên D ∈ d2 '
⇒ D = d2 '∩ d3 .
Hai điểm B, D đối xứng qua đường
thẳng d1 .
Nên Ðd1 ( B) = D ' , lại có
D ∈ d3 ⇒ D = d3 ∩ d2 ' .

Cách dựng:
- Dựng d2 ' =Ðd1 ( d2 ) , gọi D = d2 ∩ d2 '
- Dựng đường thẳng qua D vuông góc với d1 tại O và cắt d2 tại B
- Dựng đường tròn tâm O đường kính BD cắt d1 tại A ,C . (Kí hiệu các điểm
A ,C theo thứ tự để tạo thành tứ giác ABCD )
Chứng minh: Từ cách dựng suy ra ABCD là hình vuông.
Biện luận:
Trường hợp 1. d2 cắt d3 khi đó.
Nếu d2 '∩ d3 thì ví dụ đã cho có một nghiệm hình.
Nếu d2 ' Pd3 thì ví dụ đã cho vô nghiệm hình.
Trường hợp 2. d2 Pd3 , khi đó
Nếu d1 song song và cách đều d2 và d3 thì có vô số nghiệm hình ( h2)
Nếu d1 hợp với d2 , d3 một góc 45° thì có một nghiệm hình ( h3)

17


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM

Nếu d1 song song và không cách đều d2 , d3 hoặc d1 không hợp d2 , d3 một góc
45° thì ví dụ đã cho vô nghiệm hình.

Ví dụ 2. 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:
Phân tích:
Giả sử đã dựng được hình vuông ABCD
thỏa mãn đề bài. Ta thấy hai đỉnh B, D ∈ d
nên hình vuông hoàn toàn xác định khi
biết C . Ta có A ,C đối xứng qua d nên C
thuộc đường tròn ( C1 ) , ảnh của đường
tròn ( C ) qua Ðd . Mặt khác
C ∈ ( C ') ⇒ C ∈ ( C ) ∩ ( C ') .
Từ đó suy ra cách dựng
Cách dựng:
- Dựng đường tròn ( C1 ) là ảnh của ( C ) qua Ðd .

18


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
- Từ điểm C thuộc ( C1 ) ∩ ( C ') dựng điểm A đối xứng với C qua d . Gọi
I = AC ∩ d
- Lấy trên d hai điểm BD sao cho IB = ID = IA .
Khi đó ABCD là hình vuông cần dựng.
Chứng minh:
Dễ thấy ABCD là hình vuông có B, D ∈ d , C ∈ ( C ') . Mặt khác A ,C đối xứng qua

d mà C ∈ ( C ') ⇒ A ∈Ðd ( C ')  = ( C ) hay A thuộc ( C ) .
Biện luận:
Số nghiệm hình bằng số giao điểm của ( C1 ) và ( C ') .
Bài toán 03: DÙNG PHÉP ĐỐI XỨNG TRỤC ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP HỢP
ĐIỂM.
Phương pháp:
Sử dụng tính chất : Nếu N = Ðd( M ) với M di động trên hình ( H ) thì N di động
trên hình ( H ') - ảnh của hình ( H ) qua phép đối xứng trục d.
Các ví dụ

Ví dụ 1. Trên đường tròn ( O , R ) cho hai điểm cố định A , B . Đường tròn

( O '; R ') tiếp xúc ngoài với ( O )
( O ') tại điểm thứ hai A ' . Qua

tại A . Một điểm M di động trên ( O ) . MA cắt
A ' kẻ đường thẳng song song với AB cắt MB

tại B' .
Tìm quỹ tích điểm B'

19


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
Lời giải:
Gọi C = A ' B'∩ ( O ') . Vẽ tiếp tuyến chung
của ( O ) và ( O ') tại điểm A . Ta có
· 'CA = xAM
·

A
·
· ' A ' do đó ABB'C là hình
= ABM
= BB
thang cân. Gọi d là trục đối xứng của
hình thang này thì Ðd ( C ) = B' mà C di
động trên đường tròn ( O ') nên B' di
động trên đường tròn ( O '') ảnh của

( O ')

qua Ðd .

Ví dụ 2. Cho tam giác ABC có tâm đường tròn nội tiếp I , P là một điểm
nằm trong tam giác. Gọi A ', B',C ' là các điểm đối xứng với P lần lượt đối xứng
qua IA , IB, IC . Chứng minh các đường thẳng AA ', BB',CC ' đồng quy.

20


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
Lời giải:
Giả sử điểm P nằm trong tam giác IAB . Gọi
P1 , P2 , P3 lần lượt đối xứng với P qua các cạnh
BC ,CA , AB . Ta sẽ chứng minh AA ', BB',CC ' đồng
quy tại tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác
P1P2P3 .
Hiển nhiên ta có AP2 = AP3 vậy để chứng minh
AA ' là trung trực của P2P3 ta cần chứng minh

· AA ' = P
· AA ' .
P
2
3
· AA ' = P
· AP + PAA
·
Ta có P
' = 2α + 2β
3
3
· AA ' = P
· AC + CAA
·
·
·
Tương tự P
' = CAP
+ CAA
'
2
2
· AA ' = P
· AA ' nên AA ' là trung
= 2α + 2β . Vậy P
2
3
trực của P2P3 .
Tương tự BB',CC ' lần lượt là trung trực của P1P3

và P1P2 nên chúng đồng quy tại tâm đường tròn
ngoại tiếp tam giác P1P2P3 .
CÁC BÀI TOÁN LUYỆN TẬP
9. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy , cho đường thẳng d : x + 2y − 5 = 0 . Tìm ảnh của
d qua phép đối xứng trục có trục là
a) Ox
A. 2x − 2y − 5 = 0

B. x − y − 5 = 0

C. x − 2y + 5 = 0

D. x − 2y − 5 = 0

B. 2x − 2y + 5 = 0

C. x − 2y − 5 = 0

D. x + 2y + 5 = 0

b) Oy
A. x − 2y + 5 = 0

Lời giải:

21


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
9. a) x − 2y − 5 = 0

b) x − 2y + 5 = 0

10. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy , cho đường thẳng d :2x − y − 3 = 0 và đường
tròn ( C ) : ( x − 2) + ( y − 3) = 4 .
2

2

a) Tìm ảnh của d qua phép đối xúng trục Ox .
A. x + y − 3 = 0

B. 2x + 3y − 3 = 0

C. 2x + y − 4 = 0

D. 2x + y − 3 = 0

b) Tìm ảnh của ( C ) qua phép đối xúng trục Ox .
A. ( x − 3) + ( y + 3) = 4
2

( x − 2) + ( y + 2)
2

2

2

B.

=4

C. ( x − 2) + ( y + 1) = 4
2

( x − 2) + ( y + 3)
2

2

2

D.

=4

c) Viết phương trình đường tròn ( C ') , ảnh của ( C ) qua phép đối xứng qua
đường thẳng d .
2

2


8 
1
A. ( C ') :  x − ÷ +  y − ÷ = 4
5 
5


2

2


18  
11
C. ( C ') :  x − ÷ +  y − ÷ = 4
5 
5


2

2


1 
1
B. ( C ') :  x − ÷ +  y − ÷ = 4
5 
5

2

2


18  
11

D. ( C ') :  x + ÷ +  y + ÷ = 4
5 
5

Lời giải:

10.
a) 2x + y − 3 = 0
b) ( x − 2) + ( y + 3) = 4
2

2

22


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
b) ( C ) có tâm I ( 2;3) , đường thẳng qua I vuông góc với d là d1 : x + 2y − 8 = 0 .
 14 13 
Giao điểm của d& d1 là M  ; ÷.Gọi I ' là ảnh của I qua phép đối xứng trục
 5 3
 18 11
d thì M là trung điểm của II ' ⇒ I ' ; ÷. Phương trình
 5 5
2

2

 
11

+  y − ÷ = 4.
( C ') :  x − 18
÷
5 
5

11.
a) Cho đường thẳng d và hai điểm A , B nằm về một phía của d. Xác định
điểm M trên d sao cho MA + MB nhỏ nhất.
b) Cho x − 2y + 2 = 0 . Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức
T=

( x − 3) + ( y − 5)
2

2

+

A.6

( x − 5) + ( y − 7)
2

2

.

B.5

C.4

D.3

Lời giải:
11. a) Gọi A ' đối xứng với A qua d , ta có
MA = MA ' ⇒ MA + MB = MA '+ MB ≥ A ' B . Đẳng
thức xảy ra khi M thuộc đoạn A ' B mà
M ∈ d ⇒ M = A ' B ∩ d.
Vậy min ( MA + MB) = A ' B khi M = A ' B ∩ d .
b) Xét M ( x; y) ⇒ M ∈ d : x − 2y + 2 = 0
và A ( 3;5) , B( 5;7) , ta có T = MA + MB .
Do ( 3− 2.5+ 2) ( 5− 2.7 + 2) > 0 nên A , B nằm
cùng phía đối với d .
Gọi A ' đối xứng với A qua d thì A '( 5;1) .

23


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
Phương trình A ' B : x− 5 = 0 .
Ta có MA + MB = MA '+ MB ≥ A ' B = 6 .
 7
Đẳng thức xảy ra khi M = A ' B ∩ d ⇒ M  5; ÷.
 2
12. Cho A ( 2;1) . Tìm điểm B trên trục hoành và điểm C trên đường phân
giác góc phần tư thứ nhất để chu vi tam giác ABC nhỏ nhất.
 5 5
A. B'( 1;0) và C ' ; ÷
 4 4

5 
B. B' ;0÷ và
3 

 5 5
C ' ; ÷
 4 4
5 
C. B' ;0÷ và C '( 1;1)
3 

D. B'( 1;0) và

C '( 1;1)
Lời giải:
.
12. Gọi B',C ' lần lượt là ảnh của A qua các
phép đối xứng trục có trục là Ox,Oy , khi đó
ta có B'( 2; −1) , C '( 1;2) .
Ta có AB = BB', AC = AC ' nên chu vi tam giác
ABC là 2p = AB + BC + CA
= AB'+ BC + CC ' ≥ B'C ' = 10
Đẳng thức xảy ra khi B và C là các giao
điểm của B'C ' với Ox và đường phân giác
góc phần tư thứ nhất, từ đó không khó
5 
 5 5
khăn gì ta tìm được B' ;0÷ và C ' ; ÷ .
3 

 4 4

24


BIÊN SOẠN VÀ SƯU TẦM
PHÉP ĐỐI XỨNG TÂM
A. CHUẨN KIẾN THỨC
A.TÓM TẮT GIÁO KHOA.
1. Định nghĩa.
Cho điểm I . Phép biến hình biến điểm I thành chính nó và biến mỗi điểm M
khác I thành điểm M ' sao cho I là trung điểm của MM ' được gọi là phép
đối xứng tâm I .
Phép đối xứng tâm I được kí hiệu là ÐI .
uuur uuuu
r r
Vậy ÐI ( M ) = M ' ⇔ IM + IM ' = 0

(

)

Nếu ÐI ( H ) = ( H ) thì I được gọi là tâm đối xứng của hình ( H ) .
2. Biểu thức tọa độ của phép đối xứng tâm.
Trong mặt phẳng Oxy cho I ( a; b) , M ( x; y) , gọi M '( x'; y') là ảnh của M qua
 x' = 2a− x
phép đối xứng tâm I thì 
 y' = 2b− y
3. Tính chất phép đối xứng tâm.
•

•
•
•
•

Bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì.
Biến một đường thẳng thành đường thẳng.
Biến một đoạn thẳng thành đoạn thẳng bằng đoạn đã cho.
Biến một tam giác thành tam giác bằng tam giác đã cho.
Biến đường tròn thành đường tròn có cùng bán kính.
B. LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP.

Bài toán 01: XÁC ĐỊNH ẢNH CỦA MỘT HÌNH QUA PHÉP ĐỐI XỨNG
TÂM.
Phương pháp:
Sử dụng biểu thức tọa độ và các tính chất của phép đối xứng tâm.
Các ví dụ

25