Kekongruenan, Pembesaran dan Gabungan Transformasi
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh membezakan antara bentuk kongruen dan bukan kongruen berdasarkan sisi dan sudut (5.1.1)
- Saya boleh membuat dan menentusahkan konjektur terhadap kekongruenan segi tiga (SSS, SAS, ASA, AAS) berdasarkan sisi dan sudut (5.1.2)
- Saya boleh menyelesaikan masalah yang melibatkan kekongruenan (5.1.3)
- Saya boleh menjelaskan maksud keserupaan objek geometri (5.2.1)
- Saya boleh membuat perkaitan antara keserupaan dengan pembesaran dan seterusnya memerihalkan pembesaran menggunakan pelbagai perwakilan, iaitu pusat dan faktor skala (5.2.2)
- Saya boleh menentukan imej dan objek bagi suatu pembesaran (5.2.3)
- Saya boleh membuat dan mengesahkan konjektur tentang hubungan antara luas imej dengan luas objek, iaitu luas imej = k² × luas objek (5.2.4)
- Saya boleh menyelesaikan masalah yang melibatkan pembesaran (5.2.5)
- Saya boleh menentukan imej dan objek bagi suatu gabungan transformasi (5.3.1)
- Saya boleh membuat dan menentusahkan konjektur tentang sifat kalis tukar tertib terhadap gabungan transformasi (5.3.2)
- Saya boleh memerihalkan gabungan transformasi (5.3.3)
- Saya boleh menyelesaikan masalah yang melibatkan gabungan transformasi (5.3.4)
- Saya boleh menjelaskan maksud teselasi (5.4.1)
- Saya boleh mereka bentuk teselasi yang melibatkan transformasi isometri (5.4.2)
5.1Kekongruenan
Bentuk kongruen dan bukan kongruen (5.1.1)
Contohnya, sisi empat ABCD dan PQRS kongruen jika AB = RQ, BC = QP, CD = PS, AD = RS dan setiap sudut sepadan juga sama, misalnya ∠BAD = ∠QRS. Segi tiga ABC yang kongruen dengan PQR ditulis △ABC ≅ △PQR.
(b) Dua bentuk L: DC = 8 − 3 = 5 cm ≠ RQ (4 cm) dan PU = 4 + 3 = 7 cm ≠ BA (8 cm). Bukan kongruen.
(c) ∠ADC = 360° − 90° − 83° − 90° = 97° = ∠QRS. Semua sisi dan sudut sepadan sama: kongruen.
(d) ∠ACB = 180° − 70° − 70° = 40°, tetapi ∠QPR = 50°. Bukan kongruen.
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Kekongruenan segi tiga (5.1.2)
Dua segi tiga kongruen tidak perlu dibandingkan pada semua enam ukuran. Mobilisasi Minda 2 (m.s. 127-128) menunjukkan bahawa memadai memeriksa tiga ukuran yang tertentu.
| Sifat | Yang mesti sama | Menentukan kongruen? |
|---|---|---|
| Sisi-Sisi-Sisi (SSS) | Ketiga-tiga pasang sisi sepadan | Ya |
| Sisi-Sudut-Sisi (SAS) | Dua sisi sepadan dan sudut sepadan yang tercangkum antara dua sisi itu | Ya |
| Sudut-Sisi-Sudut (ASA) | Dua sudut sepadan dan satu sisi sepadan di antara kedua-dua sudut itu | Ya |
| Sudut-Sudut-Sisi (AAS) | Dua sudut sepadan dan satu sisi sepadan yang bukan terletak di antara dua sudut itu | Ya |
| Sudut-Sudut-Sudut (AAA) | Ketiga-tiga pasang sudut sepadan | Tidak, kecuali luas kedua-dua segi tiga sama |
| Sisi-Sisi-Sudut (SSA) | Dua sisi sepadan dan sudut yang bukan tercangkum antara dua sisi itu | Tidak, kecuali luas kedua-dua segi tiga sama |
Dalam Contoh 4: jika ∠EGF = ∠KML, ∠EFG = ∠KLM dan EF = KL, sisi EF tidak terletak di antara dua sudut itu: sifatnya AAS. Jika EG = KM, FG = LM dan EF = KL: SSS. Jika EF = KL, ∠FEG = ∠LKM dan EG = KM: dua sisi dan sudut tercangkum, maka SAS.
Menyelesaikan masalah kekongruenan (5.1.3)
• PR = QR (diberi)
• ∠PRB = ∠QRA (sudut sepunya di R)
• BR = AR (separuh daripada sisi yang sama panjang)
Dua sisi dan sudut yang tercangkum adalah sama, maka △PBR ≅ △QAR mengikut SAS.
Sisi condong mendatar: x = √(13² − 12²) = 5 cm, maka AB = 20 + 5 = 25 cm. Luas pentagon = 2 × 12(20 + 25)(12) = 540 cm².
Kaedah 2: CS = 90 − 13 − 20 − 13 − 20 = 24 cm; luas segi empat tepat = 24 × 20 = 480 cm², luas segi tiga = 12(24)(5) = 60 cm², jumlah 540 cm². Dua kaedah memberi jawapan yang sama.
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
5.2Pembesaran
Keserupaan objek geometri (5.2.1)
Bagi segi tiga, jika semua sudut sepadan sama, semua nisbah sisi sepadan juga sama, dan sebaliknya (Tip Bestari, m.s. 134). Bagi poligon lain, kedua-dua syarat perlu diperiksa: dua segi empat tepat sentiasa mempunyai sudut 90°, tetapi belum tentu serupa kerana nisbah sisinya mungkin berbeza.
(b) Dua pentagon dengan 97.2 = 86.4 = 108 = 54 dan sudut sepadan sama: serupa.
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Keserupaan dan pembesaran (5.2.2)
| Faktor skala, k | Saiz imej | Kedudukan imej terhadap pusat P |
|---|---|---|
| k > 1 | Lebih besar daripada objek | Sebelah yang sama dengan objek |
| k = 1 | Sama saiz dengan objek | Sebelah yang sama dengan objek |
| 0 < k < 1 | Lebih kecil daripada objek | Sebelah yang sama dengan objek |
| −1 < k < 0 | Lebih kecil daripada objek | Sebelah yang bertentangan dengan objek |
| k = −1 | Sama saiz dengan objek | Sebelah yang bertentangan dengan objek |
| k < −1 | Lebih besar daripada objek | Sebelah yang bertentangan dengan objek |
Rajah dilukis semula daripada contoh pembesaran pada m.s. 139-140 dengan nombor baharu.
Memerihalkan pembesaran
(b) U′R′ ÷ UR = 13 (0 < k < 1). Pembesaran pada pusat (13, 10) dengan faktor skala 13.
(c) Jarak L′ dari pusat 6 dan jarak L dari pusat 3, di sebelah bertentangan: k = −63 = −2. Pembesaran pada pusat (2, −5) dengan faktor skala −2.
Menentukan imej dan objek (5.2.3)
Langkah (m.s. 142): (1) kenal pasti pusat pembesaran; (2) kenal pasti faktor skala; (3) lukis unjuran garis dari pusat ke setiap bucu; (4) lukis imej atau objek yang mempunyai bentuk yang serupa mengikut faktor skala.
- Mencari imej: jarak bucu imej dari P = |k| × jarak bucu objek dari P. Jika k positif, pada arah yang sama; jika k negatif, pada arah yang bertentangan.
- Mencari objek daripada imej: jarak bucu objek = jarak bucu imej ÷ |k|. Contohnya k = 12 bermakna objek dua kali lebih jauh daripada imej; k = −3 bermakna objek ialah 13 jarak imej, di sebelah bertentangan (Contoh 11, m.s. 143-144).
- Tip Bestari (m.s. 143): jarak mengufuk dan jarak mencancang boleh dikira berasingan. Jika k = 3, jarak mengufuk 4 unit menjadi 3 × 4 = 12 unit dan jarak mencancang 2 unit menjadi 3 × 2 = 6 unit.
Luas imej dan luas objek (5.2.4)
Dalam Mobilisasi Minda 5 (m.s. 145-146), apabila k = 2, 3, 4, −1 dan −2, nisbah luas imejluas objek sentiasa sama dengan k²: 4, 9, 16, 1 dan 4.
(b) Objek 12 unit², k = 72: luas imej = 494 × 12 = 147 unit².
(c) Imej 100 m², k = −4: luas objek = 100 ÷ (−4)² = 100 ÷ 16 = 6.25 m².
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Menyelesaikan masalah pembesaran (5.2.5)
k = AEAB = 20 + 1620 = 95. Katakan luas ABCD = L1 dan luas AEFG = L2. L2 − L1 = 168 dan L1 = L2 ÷ (95)², maka (1 − 2581)L2 = 168, iaitu 5681L2 = 168 dan L2 = 243 cm².
k² = 8 000 ÷ 180 = 4009, maka k = 203. Panjang = 15 × 203 = 100 cm; lebar = 8 000 ÷ 100 = 80 cm.
5.3Gabungan transformasi
Imej dan objek bagi gabungan transformasi (5.3.1)
Empat jenis transformasi yang telah dipelajari ialah translasi (diberi vektor), pantulan (diberi garis, contohnya x = 5), putaran (diberi pusat, sudut dan arah ikut atau lawan arah jam) dan pembesaran (diberi pusat dan faktor skala). Translasi, pantulan dan putaran menghasilkan imej yang kongruen dengan objek (transformasi isometri); pembesaran menghasilkan imej yang serupa tetapi tidak semestinya sama saiz.
Rajah dilukis semula dengan nombor baharu.
B dahulu: (2, 3) → (2, −3). Kemudian A: (2 + 3, −3 − 1) = (5, −4).
Menentukan objek daripada imej
Untuk mencari objek, lakukan transformasi songsang dalam tertib yang bertentangan (m.s. 150, 153): translasi 2−4 menjadi −24; putaran ikut arah jam menjadi putaran lawan arah jam; pembesaran dengan faktor skala k = 2 menjadi pembesaran dengan faktor skala k = 12; pantulan pada garis yang sama menyongsangkan dirinya.
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Sifat kalis tukar tertib (5.3.2)
Dalam Mobilisasi Minda 6, kebanyakan gabungan PQ memberi imej yang berbeza daripada QP, jadi sifat ini hanya benar untuk sesetengah pasangan.
MN: N memberi (3, 6), kemudian M memberi (3, −6).
NM: M memberi (3, −2), kemudian N memberi (3, 2).
Imej berbeza, maka MN tidak memenuhi sifat kalis tukar tertib.
Sebaliknya, M dan putaran 180° pada asalan memberi (−3, 2) dalam kedua-dua tertib. Dalam Contoh 18 (m.s. 156), pantulan pada paksi-y dan putaran 180° pada asalan juga kalis tukar tertib, tetapi translasi dengan pantulan tidak.
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Memerihalkan gabungan transformasi (5.3.3)
Kekunci memerihalkan transformasi (m.s. 157):
- Imej kongruen, orientasi bentuk sama: jarak setiap titik sepadan sama = translasi; jarak berbeza = putaran.
- Imej kongruen, orientasi bentuk songsang = pantulan.
- Imej bukan kongruen, serupa dan saiz berbeza = pembesaran.
Bagi ST, perihalkan T (langkah pertama) dahulu, kemudian S. Gabungan transformasi tertentu boleh juga diperihalkan sebagai satu transformasi tunggal yang setara (contohnya pembesaran pada pusat (−3, 6) dengan faktor skala −2 dalam Contoh 19, m.s. 158), tetapi bukan semua gabungan boleh diperihalkan sebagai transformasi tunggal (Buletin Ilmiah). Perihalan penuh: translasi perlu vektor; pantulan perlu garis; putaran perlu pusat, sudut dan arah; pembesaran perlu pusat dan faktor skala.
Menyelesaikan masalah gabungan transformasi (5.3.4)
Luas ABCD = k² × luas PRTU dan putaran tidak mengubah luas: 4.5 = (13)² × luas PRTU, maka luas PRTU = 4.5 × 9 = 40.5 m². Luas kawasan berwarna = 40.5 − 4.5 = 36 m².
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
5.4Teselasi
Maksud teselasi (5.4.1)
Rajah dilukis semula; buku teks menunjukkan teselasi segi tiga sama sisi, rombus serta gabungan segi empat sama dan oktagon sekata (m.s. 161).
- Teselasi boleh terdiri daripada satu bentuk (segi tiga sama sisi, rombus, pentagon) atau gabungan bentuk (segi empat sama dengan oktagon sekata, segi tiga sama sisi dengan segi empat sama).
- Contoh 21 (m.s. 162): pola pentagon sahaja ialah teselasi; corak yang berulang tanpa pertindihan ialah teselasi; tetapi rajah yang mengandungi bentuk (segi empat sama) yang tidak berulang bukan teselasi.
- Semakan tambahan (bukan daripada buku teks): bentuk yang bertemu pada satu titik mesti berjumlah 360°. Segi tiga sama sisi (60°), segi empat sama (90°) dan heksagon sekata (120°) boleh menjadi teselasi satu bentuk. Pentagon sekata (108°) tidak boleh kerana 360 ÷ 108 bukan nombor bulat.
Mereka bentuk teselasi dengan transformasi isometri (5.4.2)
Transformasi isometri (translasi, pantulan dan putaran) menghasilkan imej yang kongruen dengan objek (Kotak Memori, m.s. 163). Teselasi boleh direka bentuk daripada satu bentuk dengan mengulangnya menggunakan transformasi ini, atau gabungannya (Mobilisasi Minda 7, m.s. 163).
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
5.5Rumusan
| Tajuk | Perkara utama (Arena Rumusan, m.s. 166) |
|---|---|
| Bentuk kongruen | Panjang sisi sepadan dan saiz sudut sepadan yang sama. Segi tiga kongruen: SSS, SAS, ASA, AAS; AAA dan SSA hanya jika luas sama. |
| Pembesaran | Objek dan imej serupa; k = PA′PA; luas imej = k² × luas objek. |
| Gabungan transformasi | AB bermaksud B diikuti A. Mencari objek: tertib dipertimbangkan secara songsang. |
| Teselasi | Pola bentuk berulang tanpa ruang kosong atau pertindihan; boleh direka bentuk daripada transformasi isometri. |
Nota ini mengikut Matematik Tingkatan 5 (KSSM), Bab 5, m.s. 122-171. Rajah dilukis semula dengan nombor baharu; contoh dan soalan daripada buku teks dirujuk dengan nombor halaman.