Углубление · Симметрия и поворот ← M2
Углубление к модулю M2

Симметрия и поворот.

Движение — отражение, поворот, перенос — сохраняет длины и углы, но переносит трудный элемент туда, где он становится простым. Отразить, чтобы выпрямить путь; повернуть, чтобы соединить далёкое. Это вспомогательное построение в движении.

↔отражение
⟲ 60°/90°поворот
=длины сохранны
MOTUSотразить · повернутьпуть выпрямлен↔ отражение выпрямляет путь
№ 00Идея

Сдвинуть задачу в удобное место

Отражение, поворот и параллельный перенос — это движения: они не меняют ни длин, ни углов. Значит, отразив или повернув часть чертежа, мы получаем фигуру, равную исходной, но стоящую удобнее. Спрятанное равенство выходит наружу, ломаная превращается в прямую, разрозненные отрезки сходятся вместе.

Не можешь решить — подвигай фигуру. — приём геометра
↔
Отражение и кратчайший путь

Задача о береге

Классика: на прямой (берегу) нужно выбрать точку P так, чтобы путь A→P→B был кратчайшим. Решение — отразить B относительно прямой: тогда путь выпрямляется. Перетаскивайте P и найдите минимум.

REFLEXIOтащите P по прямойB′ — отражение Bмин: P на AB′ A B B′ P
Путь A→P→B минимален, когда P лежит на отрезке от A к B′ (отражению B). Тогда ломаная распрямляется в прямую.
—

Здесь вспомогательное построение — это сама точка B′. Отражение перенесло задачу в мир, где «кратчайшее» очевидно: прямая. Тот же приём решает задачи о биллиарде, отражении света, оптимальном маршруте.

⟲
Поворот

Повернуть, чтобы соединить

Поворот особенно силён там, где есть равные отрезки и «правильные» углы. Повернув часть фигуры на 60° (равносторонний треугольник) или 90° (квадрат), мы совмещаем равные стороны и получаем новую, говорящую конфигурацию.

△Поворот на 60°

В задачах с равносторонним треугольником поворот на 60° вокруг вершины переводит одну сторону в другую. Так доказывают, например, свойство точки Ферма и многие равенства отрезков.

▢Поворот на 90°

В конфигурациях с квадратом поворот на 90° вокруг центра или вершины совмещает стороны и диагонали — спрятанные прямые углы и равенства становятся явными.

Признак, что пора поворачивать: в условии есть равные отрезки, выходящие из одной точки, и «жёсткий» угол (60°, 90°, 120°). Поворот соберёт их вместе.

№ 04Когда применять

Сигналы к движению

Отражение — когда речь о кратчайшем пути, о точке на прямой, о симметричной конфигурации, об угле падения и отражения. Поворот — когда есть равные отрезки из одной точки и характерный угол. Перенос — когда нужно сблизить два удалённых равных и параллельных отрезка.

Во всех случаях движение сохраняет длины и углы — поэтому новая фигура «честна»: то, что верно в ней, верно и в исходной. Остаётся обосновать, какое именно движение применили, — и решение готово.

Движение ничего не портит — оно лишь показывает спрятанное. — смысл приёма
№ 05Связи

Куда дальше