GEOMETRIA B´ASICA - Arquivo Escolar
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Proposição . 1.3 Propriedades das isometrias Seja f : P −→ P uma isometria. Então: 1. f é injectiva; 2. f preserva a relação “estar entre”, de facto, C está entre A e B se e só se f(C) está entre f(A) e f(B); 3. f preserva colinearidade, semi-rectas e semi-planos; 4. Seja △ABC um triângulo, tem-se △ABC ≡ △f(A)f(B)f(C); 5. f preserva os ângulos; 6. f é sobrejectiva; 7. f preserva e o paralelismo. (Demonstração) 1. Se A=/ B então AB ≡ AA pelo que f(A)f(B) ≡ f(A)f(A) e portanto f(A) = f(B). 2. Seja µ uma medida qualquer de segmentos. Recorde-se que um ponto C está entre A e B se e só se µ(AB) = µ(AC) + µ(CB). Uma isometria f preserva qualquer medida de segmentos(preservaacongruênciapordefinição)peloqueµ(f(A)f(B)) = µ(f(A)f(C))+ µ(f(C)f(B)) e portanto f(C) está entre f(A) e f(B). 3. Consequência da alínea anterior; 4. Se A, B e C não são colineares, f(A), f(B) e f(C) também formam triângulo. Aplicando LLL obtem-se △ABC ≡ △f(A)f(B)f(C); 5. Pela alínea anterior, △ABC ≡ △f(A)f(B)f(C), donde ∠ABC ≡ ∠f(A)f(B)f(C). 6. Seja △ABC um triângulo fixado do plano e △f(A)f(B)f(C) o triângulo imagem. Seja M um ponto qualquer do plano. Considerar-se-ão dois casos: (a) M incide na recta < f(A),f(B) >; (b) M não incide nessa recta. Provar-se-á que em cada caso existe N ∈ P tal que f(N) = M. (a) Suponha-se que M está na recta definida por f(A) e f(B). Se M está na mesma semi-recta com origem f(A) passando por f(B) considere-se N na semi-recta com origem A passando por B tal que AN ≡ f(A)M. Se M está na semi-recta oposta considere-se N na semi-recta oposta. Por definição de isometria AN ≡ f(A)f(N) e então o axioma III-1 assegura que f(N) = M. 98
(b) Se M não está na recta definida por f(A) e f(B) então está num dos semi-planos definidos por essa recta. Se M está no mesmo semi-plano que f(C) então considerese N, no semi-plano definido por < A,B > que contém C, tal que ∠BAN ≡ ∠f(B)f(A)M e AN ≡ f(A)M Como uma isometria preserva os ângulos, pelo axioma III-3, obtemos f(N) = M. Se M está no semi-plano oposto a f(C) considera-se N nas mesmas condições, no semi-plano oposto a f(C). A C B N f(A) f(C) f(B) 7. Sejam r e s duas rectas. Se f(r) e f(s) não são paralelas existe M incidente em f(r) e f(s). Como f é bijectiva, o ponto N tal que f(N) = Ms incide em r e s e portanto r e s não são paralelas. Proposição . 1.4 O grupo de isometrias do plano A inversa de uma isometria é uma isometria, a composta de duas isometrias é uma isometria. Assim, o conjunto de isometrias de um é um grupo para a composição designado por Iso(P). (Demonstração) Directa Definição . 1.5 Pontos fixos, rectas de pontos fixos, rectas globalmente invariantes Sejam f : P −→ P uma isometria e r uma recta do plano, • um ponto A diz-se ponto fixo de f se f(A) = A • a recta r diz-se recta de pontos fixos de f se todos os pontos incidentes em r são fixos; • a recta r diz-se recta globalmente invariante se para todo o ponto A incidente em r se verifica que f(A) também é incidente em r. 99 M
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(b) Se M não está na recta definida por f(A) e f(B) então está num dos semi-planos<br />
definidos por essa recta. Se M está no mesmo semi-plano que f(C) então considerese<br />
N, no semi-plano definido por < A,B > que contém C, tal que<br />
∠BAN ≡ ∠f(B)f(A)M e AN ≡ f(A)M<br />
Como uma isometria preserva os ângulos, pelo axioma III-3, obtemos f(N) = M.<br />
Se M está no semi-plano oposto a f(C) considera-se N nas mesmas condições, no<br />
semi-plano oposto a f(C).<br />
A<br />
C<br />
B<br />
N<br />
f(A)<br />
<br />
f(C)<br />
f(B)<br />
7. Sejam r e s duas rectas. Se f(r) e f(s) não são paralelas existe M incidente em f(r) e<br />
f(s). Como f é bijectiva, o ponto N tal que f(N) = Ms incide em r e s e portanto r e<br />
s não são paralelas.<br />
Proposição . 1.4 O grupo de isometrias do plano<br />
A inversa de uma isometria é uma isometria, a composta de duas isometrias é uma isometria.<br />
Assim, o conjunto de isometrias de um é um grupo para a composição designado por Iso(P).<br />
(Demonstração)<br />
Directa<br />
Definição . 1.5 Pontos fixos, rectas de pontos fixos, rectas globalmente invariantes<br />
Sejam f : P −→ P uma isometria e r uma recta do plano,<br />
• um ponto A diz-se ponto fixo de f se f(A) = A<br />
• a recta r diz-se recta de pontos fixos de f se todos os pontos incidentes em r são fixos;<br />
• a recta r diz-se recta globalmente invariante se para todo o ponto A incidente em r se<br />
verifica que f(A) também é incidente em r.<br />
99<br />
M