Краткий ответ
- Да, образ параллелограмма при центральной симметрии также является параллелограммом.
- Соответствующие стороны сохраняют длины и параллельность: \[ |A'B'|=|AB|,\quad |B'C'|=|BC|, \] \[ A'B'\parallel AB,\quad B'C'\parallel BC. \]
- Точку \(A'\) строят так, чтобы \(O\) была серединой отрезка \(AA'\): \[ A,O,A'\text{ лежат на одной прямой},\qquad OA=OA'. \]
- Фигура отображается сама в себя, если она имеет центр симметрии. У параллелограмма это точка пересечения диагоналей.
Почему образ параллелограмма — параллелограмм
Центральная симметрия — это поворот на \(180^\circ\) вокруг точки \(O\). Для любой точки \(X\) её образ \(X'\) удовлетворяет условию: \(O\) — середина \(XX'\).
При симметрии:
- длины отрезков не изменяются;
- величины углов не изменяются;
- сохраняются параллельность и перпендикулярность;
- сохраняется форма фигуры.
Если \(ABCD\) — параллелограмм, то
\[ AB\parallel CD,\qquad BC\parallel AD. \]
После симметрии:
\[ A'B'\parallel AB,\qquad C'D'\parallel CD, \] поэтому \[ A'B'\parallel C'D'. \]
Аналогично,
\[ B'C'\parallel BC,\qquad D'A'\parallel DA, \] значит, \[ B'C'\parallel D'A'. \]
У образа \(A'B'C'D'\) обе пары противоположных сторон параллельны, следовательно, это параллелограмм.
Кроме того,
\[ |A'B'|=|AB|,\quad |B'C'|=|BC|,\quad |C'D'|=|CD|,\quad |D'A'|=|DA|. \]
Как построить симметричную точку \(A'\)
- Проведите прямую \(AO\).
- Циркулем измерьте расстояние \(OA\).
- С центром в точке \(O\) проведите окружность радиуса \(OA\).
- Вторая точка пересечения окружности с прямой \(AO\) — это \(A'\).
Тогда
\[ OA'=OA, \]
а точка \(O\) лежит между \(A\) и \(A'\), то есть является серединой отрезка \(AA'\).
Так же строятся точки \(B'\), \(C'\) и \(D'\).
В GeoGebra можно воспользоваться инструментом «Центральная симметрия»: выбрать точку, затем центр симметрии \(O\).
Что проверять в GeoGebra
Для параллелограмма нужно проверить:
\[ A'B'\parallel C'D', \qquad B'C'\parallel D'A'. \]
Также можно проверить равенство длин:
\[ |A'B'|=|AB|, \qquad |B'C'|=|BC|. \]
Если исходная фигура — произвольный четырёхугольник, её образ будет равным ему четырёхугольником, но параллелограммом он станет только тогда, когда исходный четырёхугольник уже был параллелограммом.
Когда фигура совпадает со своим образом
Фигура отображается сама в себя, если для каждой её точки симметричная относительно \(O\) точка также принадлежит этой фигуре.
Примеры:
- у параллелограмма центр симметрии — пересечение диагоналей;
- у прямоугольника, ромба и квадрата — также пересечение диагоналей;
- у окружности — её центр;
- у отрезка — его середина.
Для параллелограмма при симметрии относительно точки пересечения диагоналей:
\[ A'=C,\qquad B'=D,\qquad C'=A,\qquad D'=B. \]
Поэтому образ полностью совпадает с исходным параллелограммом.
