Skip navigation

7.3. Tengelyes szimmetriák

7.5. feladat. Egy  korlátos alakzat tengelyesen szimmetrikus az  és  egyenesekre vonatkozóan is. Igaz-e, hogy ekkor szimmetrikus az  egyenesre is, ahol  az  egyenes -re vett tükörképe? Indokoljunk részletesen, vagy adjunk ellenpéldát!

Megoldás. Legyen  pont tetszőleges. Tükrözzük -t először -re, a kapott pontot tükrözzük -re, majd a kapott pontot újfent tükrözzük -re. Azt állítjuk, hogy az így kapott pont éppen  -re vonatkozó tükörképe. Ennek a ténynek az igazolását az olvasóra bízzuk (16. ábra ill. a vonatkozó dinamikus ábra).
Ebből viszont a kérdésre pozitív válasz következik, hiszen az -re vonatkozó tükrözés helyettesíthető három tükrözés egymásutánjával (rendre -re, -re majd -re tükrözünk), amelyek külön-külön mind invariánsan hagyják -t.  korlátossága nem lényeges feltevés.

7.6. feladat.  a) Egy  korlátos alakzatnak pontosan két szimmetriatengelye van. Igazoljuk, hogy ezek egymásra merőlegesek!

b) Egy  korlátos alakzatnak páros sok szimmetriatengelye van. Igazoljuk, hogy  középpontosan szimmetrikus! (Vagyis van egy középpontos tükrözés szimmetriája.)

16. ábra. Tengely tükrözések konjugálási szabálya

Megoldás. a) Legyen a két szimmetriatengely . Legyen  tükörképe -re . 7.5. feladat szerint  is szimmetriatengely, így vagy , de akkor , ami ellentmond feltevésünknek, vagy , amiből  azonnal következik.

b) Részletes megoldást nem adunk, csak a lényeges gondolatokat közöljük. Ismét csak 7.5. feladatot használjuk. Válasszuk ki  szimmetriatengelyt. A maradék szimmetriatengelyek -re szimmetrikus párokba rendeződnek, de mivel páratlan sokan vannak, így valamelyiknek, mondjuk -nek nem jut pár. Az a) részhez hasonlóan következik, hogy . Ha van két egymásra merőleges szimmetriatengely, akkor az alakzat középpontosan is szimmetrikus. 

A következő feladatot érdeklődő olvasóink figyelmébe ajánljuk.

7.7. feladat. Egy  korlátos alakzatnak legalább két szimmetriatengelye van. Igazoljuk, hogy az összes szimmetriatengely egy közös ponton halad keresztül!

Ötlet. Ha -nak  szimmetriatengelye, akkor -nak  mindkét félsíkjába esik pontja (vagy  tartalmazza -t). Tegyük fel, hogy az állítás nem igaz, és 7.5. feladat segítségével konstruáljunk olyan szimmetriatengelyt, amire ez nem teljesül. Jegyezzük meg, hogy ha  nem korlátos, akkor az állítás nem igaz, lásd például az egyenest.