homotecia представляет собой геометрическое изменение в плоскости, где расстояния от фиксированной точки, называемой центром (O), умножаются на общий коэффициент. Таким образом, каждая точка P соответствует другой точке P ‘, являющейся произведением преобразования, и они выровнены с точкой O.
Тогда гомотетия — это соответствие между двумя геометрическими фигурами, где преобразованные точки называются гомотетическими, и они выровнены с фиксированной точкой и сегментами, параллельными друг другу..
- 1 гомотеция
- 2 свойства
- 3 типа
- 3.1 Прямая гомотетия
- 3.2 Обратная гомотетия
- 4 Композиция
- 5 примеров
- 5.1 Первый пример
- 5.2 Второй пример
- 6 Ссылки
Видео:9 класс, 6 урок, Уравнение окружностиСкачать
homotecia
Гомотетия — это преобразование, которое не имеет конгруэнтного изображения, потому что из рисунка будет получена одна или несколько фигур большего или меньшего размера, чем исходная фигура; то есть гомотетия превращает многоугольник в другой подобный.
Чтобы гомотетия была выполнена, они должны соответствовать точка-точка и прямая-прямая, чтобы пары гомологичных точек были выровнены с третьей фиксированной точкой, которая является центром гомотетии..
Аналогично, пары линий, которые соединяют их, должны быть параллельными. Соотношение между такими сегментами является константой, называемой коэффициентом гомотетии (k); таким образом, что гомотетия может быть определена как:
Чтобы сделать этот тип преобразования, вы начинаете с выбора произвольной точки, которая будет центром гомотетии..
С этой точки отрезки линий рисуются для каждой вершины фигуры, которая должна быть преобразована. Масштаб, в котором выполняется воспроизведение нового рисунка, определяется по причине гомотетии (k)..
Видео:ГомотетияСкачать
свойства
Одним из основных свойств гомотетии является то, что по причине гомотетии (k) все гомотетические фигуры схожи. Среди других выдающихся свойств являются следующие:
— Центр гомотетии (O) — единственная двойная точка, и она превращается в себя; то есть не меняется.
— Линии, проходящие через центр, трансформируются (они двойные), но точки, составляющие его, не являются двойными.
— Прямые, которые не проходят через центр, превращаются в параллельные линии; таким образом, углы гомотетии остаются неизменными.
— Образ сегмента с помощью гомотетии центра O и отношения k представляет собой отрезок, параллельный этому, и имеет k-кратную длину. Например, как видно на следующем изображении, сегмент AB с помощью гомотетики приведет к другому сегменту A’B ‘, так что AB будет параллельным A’B’, а k будет:
— Гомотетические углы конгруэнтны; то есть они имеют одинаковую меру. Следовательно, изображение угла — это угол, имеющий одинаковую амплитуду..
С другой стороны, гомотетия варьируется в зависимости от значения ее отношения (k), и могут возникнуть следующие случаи:
— Если константа k = 1, все точки фиксированы, потому что они трансформируются. Таким образом, гомотетическая фигура совпадает с оригиналом и преобразование будет называться тождественной функцией.
— Если k ≠ 1, единственной фиксированной точкой будет центр гомотетии (O).
— Если k = -1, гомотетия становится центральной симметрией (C); то есть вращение вокруг C будет происходить под углом 180 или .
— Если k> 1, размер преобразованного рисунка будет больше размера исходного.
— Да 0 0; то есть гомотетические точки находятся на одной стороне относительно центра:
Коэффициент пропорциональности или отношения сходства между прямыми гомотетическими фигурами всегда будет положительным.
Видео:Гомотетия. Коэффициент гомотетии. Центр гомотетии. Гомотетичные фигуры. Геометрия 8-9 классСкачать
Гомотетия
Гомотетия — это преобразование, при котором каждой точке A ставится в соответствие точка A1, лежащая на прямой OA, по правилу
где k — постоянное, отличное от нуля число, O — фиксированная точка.
Точка O называется центром гомотетии, число k — коэффициентом гомотетии.
гомотетия с коэффициентом k>0
Чтобы построить четырёхугольник, гомотетичный 4-угольнику ABCD с центром гомотетии в точке O и коэффициентом k, k>0, нужно провести лучи с началом в точке O, проходящие через вершины A, B, C, D, отложить на них отрезки соответствующей длины:
и соединить вершины A1, B1, C1и D1 отрезками.
При k
и соединить вершины A1, B1, C1 отрезками.
При гомотетии с коэффициентом k=1 каждая точка переводится сама в себя.
При k= -1 гомотетия является симметрией относительно центра O (то есть центральная симметрия является частным случаем гомотетии).
Гомотетия есть преобразование подобия. Следовательно, гомотетия обладает свойствами подобия.
Свойства преобразования гомотетии
1) При гомотетии прямые переходят в прямые, полупрямые- в полупрямые, отрезки — в отрезки, углы — в углы.
2) Сохраняются углы между полупрямыми (соответственно, сохраняется параллельность прямых).
Стороны гомотетичных фигур пропорциональны. а углы — равны.
Видео:Длина окружности. Площадь круга. 6 класс.Скачать
Что такое гомотетичные окружности
Документальные учебные фильмы. Серия «Геометрия».
Преобразование плоскости называется преобразованием подобия или просто подобием, если существует такое число , что для любых двух точек А и В и их образов А’ и В’ выполняется равенство . Число называется коэффициентом подобия.
При =1 преобразование подобия сохраняет расстояния, т. е. является движением. Следовательно, движение — частный случай преобразования подобия. Рассмотрим пример преобразования подобия, отличного от движения.
Зададим точку М0 и вещественное число . Каждой точке М плоскости поставим в соответствие точку М’ так, чтобы
Такое отображение является преобразованием плоскости и называется гомотетией. Точка М0 называется центром гомотетии, а число m — коэффициентом гомотетии. Докажем, что гомотетия — преобразование подобия. Действительно, пусть М1, М2 — произвольные точки плоскости, а и — их образы. Из равенства (1) получаем: , поэтому
Отсюда получаем: . Таким образом, гомотетия с коэффициентом m является преобразованием подобия с коэффициентом подобия .
При m = 1 из равенства (1) получаем: . Отсюда следует, что любая точка М плоскости совпадает с ее образом, т. е. гомотетия с коэффициентом m = 1 является тождественным преобразованием. При m = — 1 из равенства (1) получаем, что гомотетия — центральная симметрия. В остальных случаях (т. е. когда ) гомотетия — преобразование подобия, отличное от движения, т. е. преобразование плоскости, не сохраняющее расстояния между точками.
Выберем ортонормированный репер (О, Е1, E2) так, чтобы точка О совпала с центром гомотетии. Если М (х, у) —произвольная точка плоскости, а точка M′ (х’, у’) — ее образ, то из формулы (1) получаем аналитическое выражение гомотетии:
. (3)
Рассмотрим простейшие свойства гомотетии.
1) Гомотетия с коэффициентом переводит прямую, не проходящую через центр гомотетии, в параллельную ей прямую, а прямую, проходящую через центр гомотетии, — в себя.
□ Пусть Ах+Ву+С = 0 — уравнение данной прямой . Подставив сюда значения х, у из (3), получаем уравнение образа этой прямой: Ах’+By’+Сm = 0. Этим уравнением определяется прямая. Если С ≠ 0, то || , а если С = 0, то и совпадают.
2) Гомотетия сохраняет простое отношение трех точек.
□ Пусть А, В и С — три точки прямой, а А′, В’ и С’ — их образы, и . По определению простого отношения трех точек имеем: . По формуле (2) получаем: , где m — коэффициент гомотетии. Следовательно, . Таким образом, , т. е. (АВ, С) = (А’В’, С’).
Из этих свойств следует, что гомотетия переводит отрезок в отрезок, луч в луч и полуплоскость в полуплоскость.
3) Гомотетия переводит угол в равный ему угол.
□ Пусть ВАС — данный угол, а В′ А′ С’ — образы точек В, А и С. По формуле (2) получаем:
Отсюда следует, что
4) Гомотетия сохраняет ориентацию плоскости.
□ Пусть (А, В, С) — произвольный репер, а (А′, В’, С’) — его образ. Используя формулы (4), получаем: . Итак, в гомотетии любой репер и его образ ориентированы одинаково, т. е. гомотетия сохраняет ориентацию плоскости.
Нетрудно доказать, что если и — преобразования подобия с коэффициентами и , то — преобразование подобия с коэффициентом . Действительно, является преобразованием плоскости. Докажем, что для любых двух точек А и В и их образов A’ = ( ) (А), B’ = ( ) (В) выполняется равенство A’B’= AB. Если А1= (А), B1=( B), то А’ = (А1), B’ = (B1). По определению подобия А1В1 = АВ, А’В’ = A1B1, поэтому А’В’ = AB.
Теорема 1. Пусть — преобразование подобия с коэффициентом , a h — гомотетия с тем же коэффициентом и с центром в произвольной точке М0. Тогда существует одно и только одно движение такое, что
Оно является преобразованием подобия с коэффициентом , т.е. движением. Из равенства (6) получаем: , или . Таким образом, существует движение , удовлетворяющая условия (5).
Пусть теперь — произвольное движение, удовлетворяющее равенству . Отсюда получаем: . Учитывая равенство (6), мы приходим к выводу, что = .
Гомотетия обладает всеми свойствами 1° — 8° движений. Доказанная теорема позволяет заключить, что и преобразование подобия обладает теми же свойствами. Следовательно, имеет место утверждение: преобразование подобия прямую переводит в прямую, параллельные прямые — в параллельные прямые, сохраняет простое отношение трех точек, полуплоскость переводит в полуплоскость, отрезок — в отрезок, луч — в луч. Преобразование подобия угол переводит в равный ему угол, а перпендикулярные прямые — в перпендикулярные прямые.
Итак, доказано, что любое преобразование подобия можно представить в виде (5): , где — движение, a — гомотетия. Так как сохраняет ориентацию плоскости, т. е. любой репер переводит в репер той же ориентации, то если сохраняет ориентацию плоскости, то, очевидно, и сохраняет ориентацию плоскости, а если меняет ориентацию плоскости, то и меняет ориентацию плоскости. Таким образом, любое преобразование подобия либо сохраняет ориентацию плоскости, либо меняет ее ориентацию. В первом случае оно называется преобразованием подобия первого рода, а во втором случае — преобразованием подобия второго рода.
Пусть — преобразование подобия коэффициентом . Выберем прямоугольную систему координат и найдем аналитическое выражение преобразования в системе . Для этого рассмотрим гомотетию с центром О и коэффициентом и воспользуемся теоремой 1. Пусть — движение, удовлетворяющее равенству (5). Запишем в системе аналитические выражения преобразований и :
Таким образом, если М (х, у) — произвольная точка плоскости, а М'(х′, у’) — ее образ в преобразовании то
где =1, если — преобразование подобия первого рода, и = — 1, если — преобразование подобия второго рода. Используя формулы (7), докажем теорему.
Теорема 2. Любое преобразование подобия, отличное от движения, имеет одну и только одну неподвижную точку.
□ Пусть равенства (7) — аналитическое выражение данного преобразования подобия. Точка М (х, у) является неподвижной точкой этого преобразования тогда и только тогда, когда
Рассмотрим определитель этой системы. Если =1, то , а если = — 1, то . Таким образом, при для любого имеем: . Отсюда следует утверждение теоремы.
Следствие. Любое преобразование подобия, имеющее более чем одну неподвижную точку или не имеющее неподвижных точек, является движением.
Используя доказанную теорему и ее следствие, можно провести классификацию преобразований подобия в зависимости от наличия неподвижных точек и инвариантных прямых.
А. Классификация преобразований подобия первого рода. Пусть f — преобразование подобия первого рода. Если f имеет более чем одну неподвижную точку или не имеет неподвижных точек, то по следствию предыдущей теоремы оно является движением, поэтому — параллельный перенос.
Остается рассмотреть случай, когда преобразование с коэффициентом имеет только одну неподвижную точку, которую обозначим через О. Пусть — гомотетия с коэффициентом и центром О. По теореме 1 существует такое движение , что . Так как и — подобия первого рода, то — движение первого рода, причем . Таким образом, — поворот вокруг точки О. Возможны три случая.
1) — тождественное преобразование. В этом случае , т. е. — гомотетия с положительным коэффициентом , .
2) — центральная симметрия. Ясно, что в этом случае — гомотетия с отрицательным коэффициентом .
3) — вращение на угол ; . В этом случае является произведением гомотетии на вращение . Оно называется центрально-подобным вращением.
Таким образом, преобразование подобия, имеющее только одну неподвижную точку, является либо гомотетией с коэффициентом , либо центрально-подобным вращением.
В. Классификация преобразований подобия второго рода. Пусть — преобразование подобия второго рода. Если имеет более чем одну неподвижную точку или не имеет неподвижных точек, то по аналогии со случаем А мы приходим к выводу, что преобразование является либо осевой симметрией, либо скользящей симметрией.
Рассмотрим случай, когда преобразование подобия с коэффициентом имеет только одну неподвижную точку О. Ясно, что , так как в противном случае — движение второго рода, но оно не может иметь только одну неподвижную точку. Пусть — гомотетия с коэффициентом к и центром О. По теореме 1 , где — движение второго рода. Точка О — неподвижная точка движения , поэтому — осевая симметрия. В этом случае называется центрально-подобной симметрией.
Итак, существует шесть типов преобразования подобия, которые приведены в следующей таблице:
Преобразование пространства называется преобразованием подобия или просто подобием, если существует такое число , что для любых двух точек А и В и их образов А’ и В’ выполняется равенство . Число называется коэффициентом подобия.
При преобразование подобия сохраняет расстояния, т. е. является движением. Следовательно, движение — частный случай подобия. Примером преобразования подобия, отличного от движения, является гомотетия, которая в пространстве вводится точно так же, как и в плоскости. Зададим точку М0 и вещественное число . Каждой точке М поставим в соответствие точку М’ так, чтобы
Это отображение называется гомотетией с центром Мо и коэффициентом m. Для двух точек M1 и М2 и их образов и из формулы (1) получаем:
Отсюда следует, что . Таким образом, гомотетия с коэффициентом m является преобразованием подобия с коэффициентом .
Выберем ортонормированный репер (О, Е1, Е2, Е3) так, чтобы точка О совпала с центром гомотетии. Если М (х, у, z)—произвольная точка пространства, а точка М’ (х′, у′, z′) — ее образ, то из формулы (1) получаем аналитическое выражение гомотетии в пространстве:
(3)
Пользуясь формулами (3), можно доказать, что гомотетия переводит плоскость (прямую), не проходящую через центр гомотетии, в параллельную плоскость (прямую), а плоскость (прямую), проходящую через центр гомотетии,— в себя. Аналогично, пользуясь формулой (2), убеждаемся в том, что гомотетия сохраняет простое отношение трех точек. Отсюда следует, что гомотетия переводит отрезок в отрезок, луч — в луч, полуплоскость — в полуплоскость и полупространство — в полупространство. Из формулы (2) следует также, что гомотетия переводит угол в равный ему угол.
Докажем, что гомотетия с коэффициентом m сохраняет ориентацию пространства, если , и меняет его ориентацию, если . Действительно, пусть (А, В, С, D) — произвольный репер, а (А′, В’, С’, D’) — его образ. По формуле (2) получаем: , , поэтому
Отсюда и следует сформулированное выше утверждение.
Теорема 1, сформулированная и доказанная (см. выше), полностью переносится на пространство, т. е. любое преобразование подобия пространства с коэффициентом является произведением гомотетии с тем же коэффициентом и произвольным центром на некоторое движение. Отсюда следует, что подобие пространства переводит плоскость (прямую) в плоскость (прямую), параллельные плоскости (прямые) —в параллельные плоскости (прямые). Подобие сохраняет простое отношение трех точек, поэтому оно переводит отрезок в отрезок, луч — в луч, полуплоскость — в полуплоскость, полупространство — в полупространство. Подобие переводит угол в равный ему угол, взаимно перпендикулярные прямые (плоскости) — во взаимно перпендикулярные прямые (плоскости).
Точно так же, как и на плоскости, можно доказать, что любое преобразование подобия либо сохраняет ориентацию пространства, либо меняет ее. В первом случае оно называется преобразованием подобия первого рода, а во втором случае — преобразованием подобия второго рода. Таким образом, гомотетия с положительным коэффициентом является преобразованием подобия первого рода, а гомотетия с отрицательным коэффициентом (в частности, центральная симметрия, ) — преобразованием подобия второго рода.
🔥 Видео
9 класс. Геометрия. Гомотетия.Скачать
Геометрия. 9 класс. Гомотетия и ее свойства /26.11.2020/Скачать
Подобие треугольников. Признаки подобия треугольников (часть 1) | МатематикаСкачать
Преобразование подобия. Геометрия 9классСкачать
Поворотная гомотетия | Олимпиадная математикаСкачать
Преобразование подобия. Гомотетия.Скачать
11 класс, 13 урок, Преобразование подобияСкачать
Геометрия, 10 класс | Преобразования плоскости. Гомотетия. Часть 2Скачать
Гомотетия Геометрия, 1965Скачать
гомотетияСкачать
Гомотетия преобразование подобия. Свойства преобразования подобия. Геометрия 8-9 классСкачать
Гомотетия (преобразование подобия)Скачать
урок №1 по геометрии по теме: Подобие фигур. ГомотетияСкачать
Вектор. Сложение и вычитание. 9 класс | МатематикаСкачать
Гомотетия. Учебный фильм по геометрии для 9 классаСкачать
Решение задач с использованием гомотетииСкачать