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UNIDADE
6
Transformações geométricas
Agora vamos estudar...
- transformação de reflexão;
- transformação de rotação;
- transformação de translação;
- composição de transformações.
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Estudando transformações geométricas
Você estudou algumas transformações geométricas no 7º ano. Vamos relembrá-las?
Transformação de reflexão
A figura B foi construída refletindo a figura A em relação à reta (eixo). Nesse caso, para construir a figura B, aplicou-se uma transformação de reflexão na figura A em relação ao eixo r.
Atenção!
A figura obtida ao aplicarmos uma transformação em uma dada figura chama-se imagem da figura inicial. No exemplo apresentado, B é a imagem da figura A pela transformação de reflexão em relação ao eixo r.
Dizemos que as figuras A e B são simétricas por reflexão em relação ao eixo r.
A imagem de uma figura pela transformação de reflexão é idêntica à figura original.
Transformação de rotação
A figura D foi construída rotacionando a figura C em torno do ponto O. Nesse caso, para construir a figura D, aplicou-se uma transformação de rotação de na figura C, no sentido horário, em torno do ponto O.
Dizemos que as figuras C e D são simétricas por rotação em torno do ponto O.
A imagem de uma figura pela transformação por rotação é idêntica à figura original.
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Transformação de translação
A figura W foi construída transladando a figura X.
Atenção!
A seta apresentada indica a direção, o sentido e a medida da distância em que a figura deve ser transladada.
Nesse caso, para construir a figura W, foi aplicada na figura X uma transformação de translação na direção horizontal 5 unidades para a esquerda. Dizemos que as figuras W e X são simétricas por translação.
A imagem de uma figura pela transformação de translação é idêntica à figura original.
Questão 1. Entre as afirmações a seguir, determine aquela que é verdadeira.
a) A figura B é a imagem da figura A pela transformação de reflexão em relação ao eixo e.
b) A figura B é a imagem da figura A pela rotação de , no sentido anti-horário, em torno do ponto Z.
c) A figura B é a imagem da figura A pela transformação de translação na direção vertical, 3 unidades para baixo.
d) A figura A é a imagem da figura B pela rotação de , no sentido anti-horário, em torno do ponto Z.
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Instrumentos e softwares
Transformações no plano cartesiano com o GeoGebra
Com o GeoGebra, é possível construir figuras geométricas no plano cartesiano usando transformações de reflexão, rotação ou translação. Execute o passo a passo a seguir.
1º. Clique com o botão direito sobre a Janela de Visualização, habilite a opção Exibir Eixos e, na aba Exibir Malha, escolha a opção Malha Principal.
2º. Para construir os vértices do polígono, digite suas coordenadas no campo Entrada... (por exemplo, , , e ) e pressione Enter. Com a ferramenta Polígono, clique nos pontos A, B, C, D criados e novamente em A, para construir o quadrilátero . Construa também dois pontos distintos, como e , e trace por eles a reta que será a referência da reflexão.
3º. Com a ferramenta Reflexão em Relação a uma Reta, clique no polígono e, depois, na reta que passa por e .
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Para obter uma figura simétrica por rotação em torno de um ponto, execute os passos a seguir.
1º. Construa o polígono e o ponto que será a referência para a rotação. Para isso, use procedimento semelhante ao 2º passo da construção anterior.
2º. Com a ferramenta Rotação em Torno de um Ponto, clique no polígono e, depois, no ponto. No campo Ângulo da janela que será exibida, digite a medida do ângulo em grau, escolha o sentido – por exemplo, e anti-horário – e clique em OK.
Já para a transformação de translação, execute os passos a seguir.
1º. Construa o polígono e dois pontos distintos para delimitar as extremidades da seta, que será a referência para a medida da distância, a direção e o sentido da translação. Com a ferramenta Vetor, clique nesses dois pontos, primeiro na extremidade inicial, depois na final.
2º. Com a ferramenta Translação por um Vetor, clique no polígono e, depois, na seta.
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Atividades
Faça as atividades no caderno.
1. Determine em qual das malhas quadriculadas as figuras X e Y são simétricas por reflexão em relação ao eixo s.
2. Em cada item, para construir a figura 2, aplicou-se uma transformação de rotação na figura 1 em torno do ponto O. Dado o ângulo de rotação em cada item, escreva no caderno se ela foi aplicada no sentido horário ou no anti-horário.
a) Ângulo de rotação: .
b) Ângulo de rotação: .
3. Em qual das malhas quadriculadas a figura 2 é simétrica à figura 1 por rotação em torno do ponto O?
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4. No nordeste de Angola, país localizado na África, existe um povo chamado Quioco. Uma de suas tradições é, enquanto contam suas histórias, fazer desenhos na areia, os quais, no idioma local, são conhecidos por sona. Alguns exemplos estão representados a seguir.
a) Considere um ponto no centro de cada um dos desenhos. Ao aplicarmos uma transformação de rotação no sentido horário em torno desse ponto, qual será o ângulo de rotação para que sua imagem coincida com a figura inicial?
b) Em sua opinião, é importante conhecer e respeitar os diferentes costumes de um povo? Converse com os colegas e professor, argumentando para defender suas ideias.
c) Realize uma pesquisa sobre a importância de respeitar a diversidade cultural. Em seguida, apresente os resultados obtidos para a turma.
5. A figura apresentada a seguir é uma reprodução de um trabalho do artista holandês Maurits Cornelis Escher (1898-1972). Considere um ponto no centro dessa figura. Ao aplicar uma transformação de rotação em torno dele no sentido anti-horário, qual é o menor ângulo de rotação para que sua imagem coincida com a figura inicial?
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6. Em uma malha quadriculada, reproduza e obtenha a imagem das figuras por meio da translação determinada pela seta.
Versão adaptada acessível
6. Junte-se a um colega e, em uma malha quadriculada, reproduzam e obtenham a imagem das figuras por meio da translação determinada pela seta.
7. Em quais malhas quadriculadas a figura 2 é simétrica à figura 1 por translação?
8. Utilizando o GeoGebra, construa:
a) o polígono cujas coordenadas dos vértices são , , e .
b) a reta r que passa pelos pontos e .
c) a imagem do polígono pela transformação de reflexão em relação a reta r.
d) a imagem do polígono pela transformação de rotação de , no sentido anti-horário, em torno do ponto .
e) a imagem do polígono pela transformação de translação na direção vertical, 3 unidades para baixo.
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Composição de transformações
No tópico anterior, relembramos certas transformações geométricas. Agora, vamos analisar algumas combinações delas.
Reflexão e rotação
Considere o triângulo e a reta r. Ao aplicarmos, no triângulo , uma reflexão em relação à reta r seguida de uma rotação de em torno do ponto O, no sentido anti-horário, obtemos o triângulo .
Ao aplicarmos no triângulo a transformação de reflexão em relação à reta r, obtemos o triângulo . Já ao aplicarmos nele a transformação de rotação em torno do ponto O, obtemos o triângulo .
A imagem de uma figura pela composição de transformações de reflexão e rotação é idêntica à figura original.
Reflexão e translação
Considere o triângulo e a reta r. Ao aplicarmos no triângulo uma reflexão em relação à reta r seguida de uma translação na direção horizontal, 2 unidades para a esquerda, obtemos o triângulo .
Ao aplicarmos no triângulo a transformação de reflexão em relação à reta r, obtemos o triângulo . Aplicando nele a transformação de translação na direção horizontal, 2 unidades para a esquerda, obtemos o triângulo .
A imagem de uma figura pela composição de transformações de reflexão e translação é idêntica à figura original.
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Rotação e translação
Considere o triângulo e o ponto A. Ao aplicarmos no triângulo uma rotação de em torno do ponto A, no sentido horário, seguida de uma translação na direção vertical, 2 unidades para baixo, obtemos o triângulo .
Ao aplicarmos no triângulo a transformação de rotação em torno do ponto A, obtemos o triângulo . Aplicando nele a transformação de translação na direção vertical, 2 unidades para baixo, obtemos o triângulo .
A imagem de uma figura pela composição de transformações de rotação e translação é idêntica à figura original.
Agora, vamos construir uma figura utilizando a composição de transformações. Para isso, realizamos os seguintes passos.
1º. Inicialmente, construímos a figura a seguir.
2º. Na sequência, aplicamos nela três rotações em torno do ponto A, no sentido anti-horário: uma de , outra de e, por fim, uma de .
3º. Por fim, aplicamos na figura obtida no 2º passo uma transformação de reflexão em relação à reta r.
Atenção!
Em geral, trocando a ordem das transformações, o resultado é diferente.
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Instrumentos e softwares
Composição de transformações com o GeoGebra
As etapas apresentadas nesta seção possibilitam construir no GeoGebra a figura obtida ao final do 3º passo, explicado na página anterior, utilizando o plano cartesiano e uma ordem diferente da indicada para a composição de transformações.
1º. Com a ferramenta Polígono, construa o polígono a seguir.
2º. Com a ferramenta Reflexão em Relação a uma Reta, clique no polígono e depois no eixo horizontal.
3º. Marque o ponto O na origem. Com a ferramenta Rotação em Torno de um Ponto, aplique na figura obtida no passo anterior duas rotações em torno do ponto O, no sentido anti-horário: uma de e outra de .
4º. Com a ferramenta Vetor, construa uma seta medindo 4 unidades de malha, na direção e no sentido da translação. Usando a ferramenta Translação por um Vetor, clique em uma figura e, depois, na seta. Repita essa ação para as demais figuras.
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Atividades
Faça as atividades no caderno.
9. Antônio aplicou no quadrilátero uma transformação de rotação de em torno do ponto O, no sentido horário, seguida de uma reflexão em relação à reta r, obtendo o quadrilátero . Qual dos itens apresenta corretamente o resultado obtido por Antônio?
10. O triângulo foi obtido aplicando no triângulo uma translação seguida de uma reflexão em relação à reta r.
Copie os triângulos em uma malha quadriculada e desenhe:
a seta que indica a direção, o sentido e a medida da distância em que o triângulo foi transladado.
a reta r.
Versão adaptada acessível
Junte-se a um colega e copiem os triângulos em uma malha quadriculada. Depois, desenhem:
a seta que indica a direção, o sentido e a medida da distância em que o triângulo foi transladado.
a reta r.
11. A foto a seguir apresenta três exemplos de cerâmica marajoara, considerada a arte em cerâmica mais antiga do Brasil.
Que transformações geométricas você identifica nas cerâmicas apresentadas?
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12. Utilizando um software de Geometria dinâmica, Maria construiu uma figura usando composição de transformações. A seguir, está representada a figura inicial e o resultado obtido por ela.
a) Entre os itens a seguir, quais indicam, na ordem em que aparecem, uma composição de transformações que pode ter sido usada por Maria?
A. Reflexão, rotação e translação, translação e reflexão.
B. Reflexão, reflexão, reflexão, translação e translação.
C. Rotação, reflexão, rotação, translação e translação.
D. Translação, translação, translação, reflexão, translação.
b) No GeoGebra, construa uma figura usando composição de transformações.
13. A imagem apresentada foi obtida utilizando composição de transformação.
a) Qual é o menor elemento utilizado para compor essa imagem? Dê sua resposta fazendo um desenho em seu caderno.
b) Quais transformações foram usadas nessa construção?
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O que eu estudei?
Faça as atividades em uma folha de papel avulsa.
1. Analise a imagem.
Agora, copie a frase a seguir em uma folha de papel avulsa, substituindo o por "reflexão em relação à reta r"; "rotação em torno do ponto O" ou "translação indicada pela seta azul".
O triângulo é a imagem do triângulo pela transformação de .
2. Em uma malha quadriculada, reproduza a figura a seguir. Depois, desenhe a imagem da figura construída por rotação de em torno do ponto O no sentido anti-horário.
Versão adaptada acessível
2. Junte-se a um colega e, em uma malha quadriculada, reproduzam a figura a seguir. Depois, desenhem a imagem da figura construída por rotação de 90° em torno do ponto O no sentido anti-horário.
3. Em qual malha quadriculada a figura 2 é a imagem da figura 1 pela transformação de translação na direção horizontal, 7 unidades para a direita, seguida de uma translação na direção vertical, 4 unidades para baixo?