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Movimientos en el plano

Geometric Transformation

Mover una figura cambia solo su posición o su orientación; la forma y el tamaño se mantienen. Una traslación desliza la figura sumando la misma cantidad (a, b) a todos sus puntos, pero en la ecuación de la figura hay que poner x − a e y − b en lugar de x e y, y es fácil confundirse. Una simetría refleja la figura en el eje x, el eje y, el origen o la recta y = x, de modo que cambia el signo de alguna coordenada o se intercambian x e y. En el primer dibujo el triángulo se mueve según la traslación elegida; en el segundo se pueden comparar lado a lado los vértices bajo las cuatro simetrías.

Traslación: misma forma, otro sitio

📦 Como deslizar una caja sobre la mesa
①Si deslizas una caja sobre la mesa, su forma, su tamaño y su orientación no cambian
②Solo cambia su posición: eso es una traslación
③En matemáticas se suma la misma cantidad (a, b) a todos los puntos de la figura
④Por eso los tres vértices se mueven la misma distancia en la misma dirección
2
1
Traslación de un punto
(x, y) → (x + a, y + b)
Se suma la misma cantidad (a, b) a todos los puntos

Trasladar una ecuación: ¿por qué se resta?

Traslación de la ecuación de una figura
f(x, y) = 0 → f(x − a, y − b) = 0
A los puntos se les suma a y b, pero en la ecuación se pone x − a e y − b
🤔 Por qué los signos van al revés
①Sea (X, Y) un punto de la figura ya trasladada
②Antes de moverse, ese punto estaba en (X − a, Y − b)
③Ese punto de antes está en la figura original, así que cumple f(X − a, Y − b) = 0
④Por tanto, la figura trasladada tiene la ecuación f(x − a, y − b) = 0
⑤Dicho de otro modo, al restar el desplazamiento a las coordenadas nuevas se vuelve al sitio de partida
Ejemplo: trasladar una circunferencia
x² + y² = r² → (x − a)² + (y − b)² = r²
El centro pasa del origen a (a, b)
Ejemplo: trasladar una parábola
y = x² → y − b = (x − a)²
El vértice pasa de (0, 0) a (a, b)

Simetrías: la imagen en un espejo

Reglas de las simetrías

Cuatro simetrías
Simetría respecto del eje x
Solo cambia el signo de y
(x, y) → (x, −y)
Simetría respecto del eje y
Solo cambia el signo de x
(x, y) → (−x, y)
Simetría respecto del origen
Cambian los dos signos
(x, y) → (−x, −y)
Simetría respecto de la recta y = x
x e y se intercambian
(x, y) → (y, x)
💡 Cómo funcionan las simetrías
①La simetría respecto del eje x da la vuelta arriba y abajo, así que cambia el signo de y
②La simetría respecto del eje y da la vuelta izquierda y derecha, así que cambia el signo de x
③La simetría respecto del origen equivale a un giro de 180° alrededor del origen, así que cambian los dos signos
④La simetría respecto de la diagonal y = x intercambia x e y; las gráficas de una función y de su inversa están relacionadas justamente así

Un movimiento detrás de otro

🔗 Reglas para encadenar movimientos
①Dos traslaciones seguidas equivalen a sumar los desplazamientos, y el orden no importa
②Una simetría respecto del eje x seguida de otra respecto del eje y equivale a la simetría respecto del origen
③Si se mezclan traslaciones y simetrías, el orden puede cambiar el resultado
④En un problema como 'aplica al punto (2, 3) la simetría respecto del eje x y luego trasládalo 1 en el eje x y −2 en el eje y', se hacen los pasos de uno en uno en el orden indicado

Encadenar simetrías

Dos simetrías seguidas
OrdenCambio de coordenadasEquivale a
eje x → eje y(x,y)→(−x,−y)simetría respecto del origen
eje y → eje x(x,y)→(−x,−y)simetría respecto del origen
eje x → y = x(x,y)→(−y,x)giro de 90° en sentido antihorario alrededor del origen
y = x → eje x(x,y)→(y,−x)giro de 90° en sentido horario alrededor del origen

Ejemplos y evaluación de la unidad

Ejemplo 1
Traslada el punto (3, −2) 4 unidades en el eje x y −5 unidades en el eje y. Halla las coordenadas del nuevo punto.
1
Para trasladar un punto se suman los desplazamientos a sus coordenadas.
(3 + 4, −2 + (−5))
2
Se calcula.
(7, −7)
▸ (7, −7)
Desplazar −5 en el eje y significa bajar 5 unidades.
Ejemplo 2
Halla la ecuación de la recta que se obtiene al trasladar y = 2x + 1 tres unidades en el eje x.
1
Para mover una figura 3 unidades en el eje x, se pone x − 3 en lugar de x en su ecuación.
y = 2(x − 3) + 1
2
Se desarrolla y se simplifica.
y = 2x − 6 + 1 = 2x − 5
▸ y = 2x − 5
El punto (0, 1) de la recta original pasa a (3, 1), y en efecto, con x = 3 en y = 2x − 5 se obtiene y = 1.

Resumen

Traslación de un punto
(x + a, y + b)
Puntos: se suma el desplazamiento
Traslación de una ecuación
f(x − a, y − b) = 0
Ecuaciones: se resta el desplazamiento
Tipo de examen escolar de 10.º grado
Refleja el punto (4, −3) respecto de la recta y = x. ¿Cuál es la imagen?
①(−4, 3)
②(3, −4)
③(−3, 4)
④(4, 3)
⑤(−4, −3)
▸ ③ (−3, 4)
1
La reflexión respecto de y = x intercambia las coordenadas x e y.
(a, b) → (b, a)
2
Intercambia las coordenadas.
(4, −3) → (−3, 4)
🎯 Lo que suele preguntarse
①Un punto pasa a (x + a, y + b), mientras que la ecuación de una figura pasa a f(x − a, y − b) = 0: los signos son opuestos
②La simetría respecto del eje x cambia y por −y; la del eje y cambia x por −x
③La simetría respecto de y = x intercambia x e y, y se relaciona con la gráfica de la función inversa
④Al trasladar una circunferencia se suma el desplazamiento al centro y el radio no cambia
⑤Con varios movimientos se hacen de uno en uno en el orden dado; cambiar el orden puede cambiar el resultado

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