Отображения фигур на плоскости.
Определение 1: формулы связывающие координаты x/, y/ образа М/ произвольной точки М и ее координаты x, y относительно выбранной (аффинной или прямоугольной декартовой) системы координат О xy, называются формулами или уравнениями соответствующего отображение.
Определение 2: отображения фигуры F называется тождественным, если все точки фигуры F являются тождественными (двойными).
Обозначение: ε; ε(F)=F; формулы: ε:
Определение 3: параллельным переносом фигуры F называется ее отображение, при котором все ее точки смещаются на одно и тоже расстояние в одном направлении.
Если обозначить, то говорят о параллельном переносе на вектор α и пишут: F/= (F).
Выведем формулы параллельного переноса.
Пусть, М(x; y), М/(x/; y/). Тогда - по определении 3 или в координатах
Определение 4: поворотом фигуры F вокруг центра С на направленный угол α называется ее отображение, при котором:
1) точка С является неподвижной;
2)
любая точка М F отображается на такую точку М
/, что СМ=СМ
/ и.
Обозначение:
Определение 5: центральной симметрией с центром С называется поворотом вокруг центра С на угол α=π.
Обозначение: М/=ZC(M)=.
Пример 1: пусть С=О (0;0), тогда имеем:
Определение 6: осевой симметрией c осью р называется отображение фигуры F, при котором ее любая точка М отображается на точку М/, симметричную точке М относительно прямой р.
ММ
/ р, М
0=ММ
/∩р,
ММ0=М0М/.
Р – прямая неподвижных точек
(например, точки М0, N0, K0).
Обозначение: М/=Sр(М).
Пример 2: р=Ох
Sох:
Пример 3: р=Оу
Sох:
Определение: Композицией или произведением отображений f1 и f2 называется отображение f, являющиеся результатом последовательного выполнения системы отображения f1, затем f2.
Обозначение:
f =
f2 °
f1.
М/= f1 (M); М//= f2 (M);
М//= f2 °(f1 (M))= (f2 ° f1)(M).
Примеры:
1) е – тождественное отображение, f – произвольное отображение, тогда имеем:
е°
f =
f° е;
2) f1 =, f2 =, тогда имеем:
° =
3) f1 =ZC= f2, тогда имеем:
ZC°ZC= ° = = =e =e.
4) f1 = 21 =
Найдем формулы композиции f2 ° f1.
М
/=
f1 (M):
М//= f2 (M/):
М//= f2 (f1 (M))= (f2 ° f1)(M): ⇒ f2 ° f1:
Координаты исходной точки фигуры обозначают через x и y, а ее образа – x/, y/. Поэтому удобнее следующая запись:
f2 ° f1: f1 ° f2:
Теорема: для композиции отображений справедлив ассоциативный (сочетательный) закон:
f3 °(f2 ° f1)= (f3 ° f2)° f1 (1)
Доказательство.
Пусть М – произвольная точка фигуры F и М M
/, М
/ M
//, М
// M
///.
М//= f2 ° f1 (M), М///= f3 (M//)⇒
М///= f3 °(f2 ° f1)(M) (2)
М/= f1 (M), М///=(f3 ° f2)(M/)⇒
М///=(f3 ° f2)° f1 (M) (3)
Тогда имеем М М//, М// М///, то есть с одной стороны М М///, с другой стороны М М/, М/ М///, то есть М М///.
В следствии произвольного выбора точки М фигуры F из соотношений (2) и (3) следует формула (1).
Замечание: коммутативный закон для композиции отображений иногда справедлив, иногда – нет, то есть в общем случае: f2 ° f1f1 ° f2.
Примеры:
1) ° =
° =
° = °
2) f1 =Sp, f2 =Sq, p q (p и q различны и p q)
M М
/ М
//
M М1/ М1//
М1// M//⇒ Sq° Sp Sp° Sq.