GEOMETRIA B´ASICA - Arquivo Escolar

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01.03.2013 Views

(b) Sejam A um ponto não incidente em r, A ′ o pé da perpendicular a r incidente em A. Prove que σr ◦τv(A) = A+2 −−→ AA ′ +v (Sugestão: considerar B = A+v e B ′ o pé da perpendicular a r incidente em B e determinar os vectores −−→ A ′ B ′ e −−→ BB ′ ) (c) Deduza σr ◦τv = τv ◦σr. Recorde-se que esta isometria δ diz-se reflexão deslizante de base r pelo vector v. r 15. Propriedades das reflexões deslizantes v A σr(A) Seja δ a reflexão deslizante de base r pelo vector v. (a) Prove que a recta r é globalmente invariante para δ. τv(A) δ(A) (b) Se A∈/ r, prove que A e δ(A) incidem em semi-planos distintos. Deduza que δ não possui pontos fixos. (c) Seja s uma recta paralela a r, s=/ r. Verifique que δ(s) e s são paralelas e distintas. (d) Seja s uma recta não paralela a r. Verifique que s não é globalmente invariante. (Sugestão: considerar o ponto de incidência de s e r) (e) Comente o enunciado a recta r é a única recta globalmente invariante para δ. (f) Seja s uma recta perpendicular a r. Verifique que s e δ(s) são paralelas (e distintas). (Sugestão: usar propriedades das translações e das reflexões) 16. Composta de uma reflexão e uma translação. Sejam σ e t uma reflexão numa recta r e uma translação pelo vector v, respectivamente. Sejam v1 v2 vectores tais que v = v1 +v2, < v1 > /r e < v2 > e r são perpendiculares. Prove que a composta t◦σ é uma reflexão deslizante de base s pelo vector v1, com s a recta paralela a r e incidente em A+1/2v2. (Sugestão: decompor v = v1 +v2, e usar os exercícios 11 e 14.) 114

17. Sejam t uma translação de vector v e σ uma reflexão na recta r. Justifique sucintamente os seguintes enunciados: (a) Se < v > /r então t◦σ ◦t −1 = σ; (b) Se < v > e r são perpendiculares então t◦σ◦t −1 é uma reflexão numa recta paralela a r; (c) Em geral, t◦σ ◦t −1 é uma reflexão numa recta paralela a r. 18. Composta de duas reflexões em rectas incidentes Sejam r e s duas rectas do plano distintas e incidentes num ponto Ω. (a) Seja A um ponto distinto de Ω. Prove que, se A ∈ r ou A ∈ s, então σr(A)=/ σs(A). (b) Prove que para todo o ponto A, não incidente em r ou s, se verifica σr(A)=/ σs(A). (Sugestão: supor que a igualdade se verifica e usar que r é a mediatriz de Aσr(A) para obter uma contradição.) (c) Deduzir que as aplicações compostas σr ◦σs e σs ◦σr são rotações com centro Ω. (d) Deduza que, se ρ é uma rotação com centro Ω, então ρ −1 também é uma rotação com centro Ω. Em resumo, a composta de duas reflexões em rectas incidentes é uma rotação com centro o ponto de incidência. Note-se que, a partir da demonstração do teorema 1, podemos deduziroresultadorecíproco, istoé, queumarotaçãoésemprecompostadeduasreflexões em rectas incidentes. Nota: Uma rotação ρ com centro Ω = (w1,w2) verifica: y1 y2 = w1 w2 com ρ(x1,x2) = (y1,y2) e a 2 +b 2 = 1. 19. Composta de reflexões sucessivas a −b + b a x1 −w1 x2 −w2 Sejam r, s e t três rectas. Prove que σr ◦σs◦σt não é uma translação nem uma rotação. Sejam r, s, t e l quatro rectas. Prove que σr◦σs◦σt◦σl é uma translação ou uma rotação. Pode generalizar os resultados anteriores? (Sugestão: considerar o homomorfismo de grupos Ψ : Iso(R 2 ) −→ {1,−1} definido no teorema 3.21) 20. Composta de três reflexões em rectas incidentes. Sejam r, s e t três rectas distintas e incidentes num ponto Ω. (a) Justifique que σr ◦σs ◦σt é uma reflexão numa recta incidente em Ω. 115

(b) Sejam A um ponto não incidente em r, A ′ o pé da perpendicular a r incidente em<br />

A. Prove que<br />

σr ◦τv(A) = A+2 −−→<br />

AA ′ +v<br />

(Sugestão: considerar B = A+v e B ′ o pé da perpendicular a r incidente em B e<br />

determinar os vectores −−→<br />

A ′ B ′ e −−→<br />

BB ′ )<br />

(c) Deduza σr ◦τv = τv ◦σr.<br />

Recorde-se que esta isometria δ diz-se reflexão deslizante de base r pelo vector v.<br />

r<br />

15. Propriedades das reflexões deslizantes<br />

v<br />

A<br />

σr(A)<br />

Seja δ a reflexão deslizante de base r pelo vector v.<br />

(a) Prove que a recta r é globalmente invariante para δ.<br />

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τv(A)<br />

δ(A)<br />

(b) Se A∈/ r, prove que A e δ(A) incidem em semi-planos distintos. Deduza que δ não<br />

possui pontos fixos.<br />

(c) Seja s uma recta paralela a r, s=/ r. Verifique que δ(s) e s são paralelas e distintas.<br />

(d) Seja s uma recta não paralela a r. Verifique que s não é globalmente invariante.<br />

(Sugestão: considerar o ponto de incidência de s e r)<br />

(e) Comente o enunciado a recta r é a única recta globalmente invariante para δ.<br />

(f) Seja s uma recta perpendicular a r. Verifique que s e δ(s) são paralelas (e distintas).<br />

(Sugestão: usar propriedades das translações e das reflexões)<br />

16. Composta de uma reflexão e uma translação.<br />

Sejam σ e t uma reflexão numa recta r e uma translação pelo vector v, respectivamente.<br />

Sejam v1 v2 vectores tais que v = v1 +v2, < v1 > /r e < v2 > e r são perpendiculares.<br />

Prove que a composta t◦σ é uma reflexão deslizante de base s pelo vector v1, com s a<br />

recta paralela a r e incidente em A+1/2v2.<br />

(Sugestão: decompor v = v1 +v2, e usar os exercícios 11 e 14.)<br />

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