🛠️ Công cụ

CĐ1 - Bài 5: Phép dời hình

Lý thuyết chi tiết và bài tập có lời giải CĐ1 - Bài 5: Phép dời hình — SGK Chuyên đề Toán 11 Kết nối tri thức.

📖 Lý thuyết✍️ Dạng toán & bài tập🎯 Trắc nghiệm

I. Định nghĩa phép dời hình

📌 Định nghĩa Phép dời hình

Phép biến hình $F$ được gọi là phép dời hình nếu nó bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì.

Nếu $F(M) = M'$ và $F(N) = N'$ thì $M'N' = MN$.

Các phép biến hình: Phép đồng nhất, phép tịnh tiến, phép đối xứng trục, phép đối xứng tâm, phép quay đều là những phép dời hình.


II. Tính chất của phép dời hình

⚡ Các tính chất cơ bản
  1. Biến 3 điểm thẳng hàng thành 3 điểm thẳng hàng và bảo toàn thứ tự giữa 3 điểm đó.
  2. Biến đường thẳng thành đường thẳng, biến tia thành tia, biến đoạn thẳng thành đoạn thẳng bằng nó.
  3. Biến tam giác thành tam giác bằng nó, biến góc thành góc bằng nó.
  4. Biến đường tròn thành đường tròn có cùng bán kính.
  5. Thực hiện liên tiếp hai phép dời hình ta được một phép dời hình.

III. Khái niệm hai hình bằng nhau

📌 Định nghĩa Hai hình bằng nhau

Hai hình $(H)$ và $(H')$ được gọi là bằng nhau nếu có một phép dời hình biến hình $(H)$ thành hình $(H')$, kí hiệu $(H) = (H')$.


🔷 Dạng 1: Nhận biết phép dời hình & Hợp thành

📌 Phương pháp giải

Kiểm tra xem phép biến hình có thỏa mãn $M'N' = MN$ không, hoặc kiểm tra xem có phải là tích của các phép dời hình cơ bản không.

🔍 Ví dụ 1

Phép biến hình $F: M(x; y) \mapsto M'(x + 1; -y)$ có phải là phép dời hình không?

💡 Xem lời giải

• Lấy $A(x_A; y_A)$ và $B(x_B; y_B) \Rightarrow AB = \sqrt{(x_B - x_A)^2 + (y_B - y_A)^2}$.

• $A'(x_A + 1; -y_A), B'(x_B + 1; -y_B) \Rightarrow A'B' = \sqrt{(x_B - x_A)^2 + (-y_B + y_A)^2} = AB$.

• Vậy $F$ bảo toàn khoảng cách $\Rightarrow F$ là phép dời hình (chính là hợp thành của $D_{Ox}$ và $T_{(1;0)}$).

🔍 Ví dụ 2

Phép chiếu vuông góc lên trục $Ox$ có phải là phép dời hình không?

💡 Xem lời giải

• Lấy $A(0; 1), B(0; 2) \Rightarrow AB = 1$.

• Hình chiếu $A'(0; 0), B'(0; 0) \Rightarrow A'B' = 0 \ne AB$.

• Vậy phép chiếu vuông góc **không phải** là phép dời hình.

📝 Thực hành — Dạng 1

✏️ Bài tập 1.1

Phép biến hình $F(x; y) = (2x; 2y)$ có phải phép dời hình không?

💡 Xem lời giải

Không, khoảng cách gấp 2 lần ($A'B' = 2 AB$). Đây là phép vị tự.

✏️ Bài tập 1.2

Hợp thành của phép tịnh tiến và phép quay có là phép dời hình không?

💡 Xem lời giải

Có, vì hợp thành hai phép dời hình là một phép dời hình.


🔷 Dạng 2: Tìm ảnh qua liên tiếp hai phép dời hình

📌 Phương pháp giải
  1. Tìm ảnh $(H_1)$ của $(H)$ qua phép dời hình thứ nhất.
  2. Tìm ảnh $(H')$ của $(H_1)$ qua phép dời hình thứ hai.
🔍 Ví dụ 1

Cho $A(1; 2)$. Tìm tọa độ $A''$ thu được bằng cách thực hiện liên tiếp phép tịnh tiến $T_{\vec{v}}$ với $\vec{v} = (2; 1)$ và phép đối xứng trục $Ox$.

💡 Xem lời giải

• Bước 1: $A' = T_{\vec{v}}(A) = (1 + 2; 2 + 1) = (3; 3)$.

• Bước 2: $A'' = D_{Ox}(A') = (3; -3)$.

🔍 Ví dụ 2

Tìm phương trình đường thẳng $d''$ là ảnh của $d: x - y + 1 = 0$ qua liên tiếp $D_O$ và $Q_{(O, 90^\circ)}$.

💡 Xem lời giải

• $D_O$: $x \to -x_1, y \to -y_1 \Rightarrow -x_1 + y_1 + 1 = 0 \Leftrightarrow x_1 - y_1 - 1 = 0$ ($d_1$).

• $Q_{(O, 90^\circ)}$: $x_1 = -y'', y_1 = x'' \Rightarrow (-y'') - x'' - 1 = 0 \Leftrightarrow x'' + y'' + 1 = 0$.

• Vậy $d'': x + y + 1 = 0$.

📝 Thực hành — Dạng 2

✏️ Bài tập 2.1

Tìm ảnh của $B(2; -3)$ qua liên tiếp $D_{Oy}$ và $T_{(1; 2)}$.

💡 Xem lời giải

$B'(-2; -3) \Rightarrow B''(-1; -1)$.

✏️ Bài tập 2.2

Tìm ảnh của đường tròn $(x-1)^2 + y^2 = 4$ qua liên tiếp $T_{(2; 3)}$ và $D_{Ox}$.

💡 Xem lời giải

$I(1; 0) \rightarrow (3; 3) \rightarrow (3; -3) \Rightarrow (x-3)^2 + (y+3)^2 = 4$.


🔷 Dạng 3: Chứng minh hai hình bằng nhau

📌 Phương pháp giải

Chỉ ra một phép dời hình (hoặc hợp thành các phép dời hình) biến hình này thành hình kia.

🔍 Ví dụ 1

Chứng minh hai đường tròn $(C_1): (x - 1)^2 + (y - 2)^2 = 9$ và $(C_2): (x + 3)^2 + (y - 5)^2 = 9$ bằng nhau.

💡 Xem lời giải

• $(C_1)$ có tâm $I_1(1; 2), R_1 = 3$.

• $(C_2)$ có tâm $I_2(-3; 5), R_2 = 3$.

• Xét phép tịnh tiến theo $\vec{v} = \vec{I_1I_2} = (-4; 3)$. Phép $T_{\vec{v}}$ biến $I_1$ thành $I_2$ và bảo toàn bán kính $R = 3 \Rightarrow T_{\vec{v}}((C_1)) = (C_2)$.

• Vậy hai đường tròn bằng nhau.

🔍 Ví dụ 2

Cho hai tam giác $\triangle ABC$ và $\triangle A'B'C'$ có $AB = A'B', AC = A'C', BC = B'C'$. Chứng minh có một phép dời hình biến $\triangle ABC$ thành $\triangle A'B'C'$.

💡 Xem lời giải

Theo định lí cơ bản của phép dời hình, hai tam giác bằng nhau theo trường hợp (c-c-c) thì luôn tồn tại duy nhất một phép dời hình biến tam giác này thành tam giác kia.

📝 Thực hành — Dạng 3

✏️ Bài tập 3.1

Chứng minh hai đoạn thẳng $AB$ và $A'B'$ có $AB = A'B'$ luôn bằng nhau.

💡 Xem lời giải

Sử dụng kết hợp phép tịnh tiến biến $A \to A'$ rồi phép quay tâm $A'$ góc $\theta$ biến $B \to B'$.

✏️ Bài tập 3.2

Hai hình vuông có cùng độ dài cạnh có bằng nhau không?

💡 Xem lời giải

Có, luôn tồn tại phép dời hình biến hình vuông này thành hình vuông kia.


🔷 Dạng 4: Bài toán dựng hình & Tìm tập hợp điểm

📌 Phương pháp giải

Sử dụng tính chất $M' = F(M)$. Nếu $M$ di động trên hình $(H)$ thì $M'$ di động trên hình $(H') = F((H))$.

🔍 Ví dụ 1

Cho điểm $A$ cố định và đường tròn $(C)$ cố định. Điểm $M$ di động trên $(C)$. Tìm tập hợp các điểm $N$ sao cho $\triangle AMN$ là tam giác đều (theo chiều kim đồng hồ).

💡 Xem lời giải

• Do $\triangle AMN$ đều nên phép quay $Q_{(A, -60^\circ)}$ biến điểm $M$ thành điểm $N$.

• Vì $M \in (C)$ nên $N \in (C')$ là ảnh của đường tròn $(C)$ qua phép quay $Q_{(A, -60^\circ)}$.

• Vậy tập hợp điểm $N$ là đường tròn $(C')$.

🔍 Ví dụ 2

Tương tự Ví dụ 1, nếu $\vec{MN} = \vec{v}$ cố định thì tập hợp điểm $N$ là hình gì?

💡 Xem lời giải

$N = T_{\vec{v}}(M) \Rightarrow N$ thuộc đường tròn $(C')$ là ảnh của $(C)$ qua $T_{\vec{v}}$.

📝 Thực hành — Dạng 4

✏️ Bài tập 4.1

Cho $A, B$ cố định và $M$ di động trên đường thẳng $d$. Tìm tập hợp điểm $C$ sao cho $ABC$ là tam giác vuông cân tại $A$.

💡 Xem lời giải

Đường thẳng $d'$ là ảnh của $d$ qua phép quay $Q_{(A, 90^\circ)}$ hoặc $Q_{(A, -90^\circ)}$.

✏️ Bài tập 4.2

Diện tích tam giác có bị thay đổi qua phép dời hình không?

💡 Xem lời giải

Không, diện tích tam giác giữ nguyên vì tam giác ảnh bằng tam giác ban đầu.


📝 Bài tập tự luận — Tổng hợp

📝 Bài tập tự luận tổng hợp Phép dời hình (10 bài)

Bài 1. Định nghĩa phép dời hình.

💡 Xem lời giải

Bảo toàn khoảng cách giữa hai điểm bất kì.

Bài 2. Nêu 4 phép dời hình cơ bản đã học.

💡 Xem lời giải

Phép đồng nhất, phép tịnh tiến, phép đối xứng trục, phép quay (gồm cả đối xứng tâm).

Bài 3. Hai hình như thế nào thì được gọi là bằng nhau?

💡 Xem lời giải

Có một phép dời hình biến hình này thành hình kia.

Bài 4. Phép dời hình có biến góc thành góc bằng nó không?

💡 Xem lời giải

Có, bảo toàn độ lớn góc.

Bài 5. Tìm ảnh của $A(1; 3)$ qua hợp thành của $T_{(2; -1)}$ và $D_{Ox}$.

💡 Xem lời giải

$A'(3; 2) \Rightarrow A''(3; -2)$.

Bài 6. Tìm ảnh của $d: 2x - y + 1 = 0$ qua $F(x; y) = (x + 3; y - 2)$.

💡 Xem lời giải

$2(x-3) - (y+2) + 1 = 0 \Leftrightarrow 2x - y - 7 = 0$.

Bài 7. Chứng minh hợp thành của 2 phép tịnh tiến là 1 phép tịnh tiến.

💡 Xem lời giải

$T_{\vec{u}} \circ T_{\vec{v}} = T_{\vec{u} + \vec{v}}$.

Bài 8. Chứng minh hai đường tròn có cùng bán kính luôn bằng nhau.

💡 Xem lời giải

Phép tịnh tiến $T_{\vec{I_1I_2}}$ biến $(C_1)$ thành $(C_2)$.

Bài 9. Phép vị tự tỉ số $k = -1$ có phải là phép dời hình không?

💡 Xem lời giải

Có, vì $|k| = 1$ (chính là phép đối xứng tâm).

Bài 10. Chu vi tam giác có thay đổi qua phép dời hình không?

💡 Xem lời giải

Không, bảo toàn chu vi và diện tích.


🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện

Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Phép dời hình. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.

Câu 1:Phép dời hình là phép biến hình có tính chất đặc trưng nào sau đây?
Câu 2:Các phép biến hình nào sau đây ĐỀU là phép dời hình?
Câu 3:Thực hiện liên tiếp hai phép dời hình $f$ và $g$ ta thu được:
Câu 4:Hai hình $(H)$ và $(H')$ gọi là bằng nhau nếu:
Câu 5:Khẳng định nào sau đây SAI đối với phép dời hình?
🎯

Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Phép dời hình

Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!

🚀 Làm bài trắc nghiệm →
Miễn phí · Mở trong tab mới