{{ 'ml-label-loading-course' | message }}
{{ toc.name }}
{{ toc.signature }}
{{ tocHeader }} {{ 'ml-btn-view-details' | message }}
{{ tocSubheader }}
{{ 'ml-toc-proceed-mlc' | message }}
{{ 'ml-toc-proceed-tbs' | message }}
Lektion
Övningar
Rekommenderade
Tester
Ett fel uppstod, försök igen senare!
Kapitel {{ article.chapter.number }}
{{ article.number }}. 

{{ article.displayTitle }}

{{ article.intro.summary }}
Visa mindre Visa mer expand_more
{{ ability.description }} {{ ability.displayTitle }}
Inställningar & verktyg för lektion
{{ 'ml-lesson-number-slides' | message : article.intro.bblockCount }}
{{ 'ml-lesson-number-exercises' | message : article.intro.exerciseCount }}
{{ 'ml-lesson-time-estimation' | message }}
I världen finns det många figurer som har den egenheten att de ser likadana ut från olika synvinklar. Till exempel, i en kortlek, betrakta fyra i spader. Spelarna och ser samma bild trots att de sitter mittemot varandra vid bordet.
4 i spaderkort
Andra figurer kan delas längs en viss linje och båda sidor av linjen kommer att vara spegelbilder av varandra. Till exempel, rita en vertikal linje genom siffran som delar siffran exakt i hälften. Den vänstra halvan är en spegelbild av den högra halvan. Något liknande händer med vissa dominobitar.
Siffra 8 och dominobit (dubbel fyra)
Bilder med dessa egenskaper kommer att studeras i denna lektion genom att utveckla följande ämnen.
  • Symmetri
  • Rotationssymmetri
  • Spegelsymmetri
Teori

Symmetriska figurer

Vissa figurer verkar vara opåverkade av tillämpningen av vissa transformationer. Efter att transformationen har tillämpats ser de exakt likadana ut som om ingenting hänt. I dessa fall kallas transformationen en "symmetri" för figuren.

Koncept

Symmetry

En symmetri är en transformation som avbildar en figur på sig själv. Det är en icke-trivial korrespondens av en figur med sig själv — det vill säga, sidorna och vinklarna korresponderar inte med sig själva. När en figur har en symmetri sägs den vara en symmetrisk figur.
Utforska

Rotera en rektangel

Är det möjligt att rotera en rektangel ett visst antal grader och få den att hamna exakt som den var i ursprungsläget? Ta reda på det med det följande spelkortet. När reglaget rör sig, roterar kortet om den plats där pekfingret pekar.
Performing Rotations on A Rectangle
Blev utmaningen uppnådd med en rotation på mindre än ? Om så är fallet, var måste pekfingret placeras på kortet?
Teori

Figurer opåverkade av en rotation

När en rektangel roteras omkring sitt centrum hamnar den exakt i samma position som den var i början. Detta innebär att en rektangel är en symmetrisk figur. Eftersom rotationsvinkeln är större än och mindre än , sägs det att rektangeln har rotationssymmetri.

Koncept

Rotationssymmetri

En plan figur har rotationssymmetri om figuren kan avbildas på sig själv genom en rotation mellan och kring figurens centrum. Denna punkt kallas symmetricentrum. När en figur har rotationssymmetri, sägs den vara rotationssymmetrisk.
En kvadrat, en liksidig triangel och siffran 0
Som visat har kvadrater, liksidiga trianglar och siffran alla rotationssymmetri, var och en med sin egen särskilda vinkelnivå. Symmetriordningen för en figur är antalet gånger den avbildas på sig själv när den roteras från till Till exempel är symmetriordningen för en kvadrat Lägg märke till att den minsta ordningen för rotationssymmetri för en figur är
Exempel

Symmetriordning för en spinner

Axel tycker att hans spinner har rotationssymmetri.

Polär ros med 3 blad.
Vad är symmetriordningen?

Ledtråd

Rotera spinnaren kring dess centrum. Var uppmärksam på om figuren matchar sin ursprungliga position innan den gör en full rotation.

Lösning

För att avgöra om spinnaren har rotationssymmetri, kontrollera om en rotation på mindre än kring centrum avbildar figuren på sig själv. Med andra ord, kontrollera om det finns en rotation som gör att figuren ser likadan ut som den gjorde i sin ursprungliga position. Använd den följande applet för att rotera figuren.
Polär ros med 3 blad som kan roteras
Som visat, avbildar en rotation på figuren på sig själv. Därför är figuren rotationssymmetrisk, vilket innebär att Axels misstankar var korrekta. Rotationer på och avbildar också spinnaren på sig själv. Detta innebär att symmetriordningen är
Exempel

Symmetriordning för en parallellogram

Vissa sidor på Elias suddgummi är parallellogram.
3D suddgummi
Vad är symmetriordningen för en parallellogram?

Ledtråd

Tänk på en parallellogram och rotera den kring sitt centrum. Kontrollera om den avbildas på sig själv genom en rotation på mindre än .

Lösning

För att avgöra om en parallellogram har rotationssymmetri, behöver det kontrolleras om en rotation på mindre än kring centrum avbildar parallellogrammet på sig själv. Försök med olika rotationer med den följande appleten.
Att utföra rotationer på en parallellogram
Det kan verifieras att en rotation på kring centrum avbildar parallellogrammet på sig själv. Detta innebär att en parallellogram är rotationssymmetrisk. Dessutom kommer varje multipel av som är mindre än eller lika med också att avbilda parallellogrammet på sig själv. Eftersom är symmetriordningen .
En rotation på 360 grader kring centrum av parallellogrammet
Teori

Härleda egenskaper för parallellogram genom rotationer

Symmetrierna för en figur hjälper till att bestämma egenskaperna hos den figuren. Till exempel, eftersom en parallellogram har rotationssymmetri, matchar dess motsatta sidor och vinklar när den roteras . Detta möjliggör fastställandet av följande egenskaper.

De motsatta sidorna på en parallellogram har samma längd.

De motsatta vinklarna på en parallellogram har samma mått.

Symmetrier kan användas för att gruppera klasser av figurer. Till exempel har parallellogram, rektanglar, romber och kvadrater rotationssymmetri.
Rotera 180 grader en rektangel/romb/kvadrat
Som en följd av detta kan det sägas att rektanglar, romber och kvadrater är speciella typer av parallellogram. Lägg dessutom märke till att alla kvadrater har rotationssymmetri, vilket innebär att kvadrater tillhör en särskild klass av parallellogram. Ännu mer, denna rotationssymmetri ger de följande två egenskaperna.

Alla sidor av en kvadrat har samma längd.

Alla vinklar i en kvadrat har samma mått.

Utforska

Dominobrickor

Många dominobrickor visar också egenskaper av symmetri. För dubblar fungerar den horisontella linjen tvärs över mitten av dominobrickan som en spegel.
Dubbel ett, dubbel fyra, dubbel fem och dubbel sex
Betrakta nu en fyrkant. Var kan en linje placeras som fungerar som en spegel för fyrkanten? Placera punkterna som önskas i appleten och tryck på knappen för att reflektera fyrkanten längs linjen.
Applet för att spegla kvadraten ABCD längs olika linjer
Om en sådan linje är möjlig, genom vilka punkter på kvadraten passerade linjen? Kan det finnas mer än en linje som fungerar som en spegel?
Teori

Spegelbilder

En fyrkant som ritats på ett pappersark kan viks längs en viss linje så att alla sidor och vinklar hamnar ovanpå varandra. Figurer med denna egenskap sägs ha linjär symmetri.

Koncept

Spegelsymmetri

En plan figur har linjär symmetri eller spegelsymmetri om figuren kan avbildas på sig själv genom en reflektion längs en linje. Denna reflektionslinje kallas symmetrilinje. När en figur har linjär symmetri, sägs den vara reflektionssymmetrisk eller linjärt symmetrisk.
En likbent triangel med sin symmetrilinje
Vissa figurer har mer än en symmetrilinje.
På grund av de olika definitionerna av symmetri verkar det logiskt att tänka att figurer med delar av samma dimensioner alla är symmetriska. Dock måste varje figur studeras individuellt innan slutsatser kan dras.
Exempel

Linjära symmetrier för en Parallellogram

Jafar har konstaterat att hans radergummis parallellogram-formade ytor uppvisar rotationssymmetri.

Parallellogram ABCD
Hans vänner säger att parallellogram inte har linjesymmetri. Jafar hävdar dock att parallellogrammet som visas här är linjesymmetriskt och att symmetrilinjen går genom mittpunkterna på de längsta sidorna. Vem har rätt?

Ledtråd

Försök att hitta en linje längs vilken parallellogrammen kan vikas så att motstående sidor och vinklar hamnar ovanpå varandra. Linjerna som innehåller diagonalerna eller linjerna som förbinder mittpunkterna på motstående sidor är alltid bra alternativ att börja med.

Lösning

För att avgöra om en parallellogram har linjär symmetri, måste det undersökas om det finns en linje där parallellogrammen, när den reflekteras i denna linje, ser exakt likadan ut som figuren före reflektionen. Börja med att markera mittpunkterna på varje sida och märk ut hörnen.

Parallelolgram ABCD
Linjerna som förbinder mittpunkterna på motsatta sidor av parallellogrammet är bra kandidater för att vara symmetrilinjer. Dessutom kan linjerna som innehåller diagonalerna fungera. Alla möjliga linjer kan prövas i den följande appleten.
Applet för att spegla en parallellogram längs olika linjer
Som visats fungerar ingen reflektion! I själva verket finns det ingen linje längs vilken parallellogrammen kan reflekteras över sig själv. Detta innebär att en parallellogram inte har linjär symmetri. Slutsatsen är att Jafars vänner har rätt!
Exempel

Ett ess i rockärmen

Oliver drar slumpmässigt esset i ruter från en kortlek.

Ess i ruter
Han konstaterar att kortet är rotationssymmetriskt men inte helt linjärt symmetriskt på grund av figurerna och bokstäverna i hörnen. Han märker dock några linjärt symmetriska figurer på kortet. Vilka figurer kunde dessa vara?

Ledtråd

Kortets framsida består av diamanter och bokstäver. En diamant är en romb. Kortets kant är en rektangel. Överväg de linjer som bildar diagonalerna i polygonerna och linjerna som förbinder mittpunkterna på de motstående sidorna.

Lösning

Först, identifiera alla figurer som kan ses på kortet. Kortets framsida består av bokstäver och diamanter, som i sig själva är små romber. Dessutom kan kortet som helhet ses som en rektangel, trots dess rundade hörn.

Delar av esset i ruter

Nästa steg är att studera varje figur en i taget för att avgöra om de har linjesymmetri. Som nämnt tidigare har kortets framsida ingen linjesymmetri på grund av formerna och bokstäverna i hörnen. Istället, överväg kortets kant.

Symmetrier för en rektangel

När man studerar en polygons linjesymmetrier är det alltid bra att överväga linjerna längs diagonalerna och linjerna som förbinder mittpunkterna på motsatta sidor. Applicera olika speglingar på rektangeln med hjälp av den följande applet.
Applet för att spegla en rektangel längs olika linjer
Från diagrammet kan det ses att rektangeln har linjesymmetri. Den har två symmetrilinjer, var och en förbinder mittpunkterna på de motsatta sidorna. Nästa steg är att upprepa samma process med romben.

Symmetrier för en romb

Applicera olika reflektioner på romben för att avgöra om den är linjärt symmetrisk.
Applet för att spegla en romb längs olika linjer
Som kan ses är romben linjesymmetrisk och har också två symmetrilinjer. Till skillnad från rektangeln är symmetrilinjerna dock diagonalerna.

Symmetrier för bokstaven A

Pröva olika reflektioner på bokstaven A och undersök om den är linjärt symmetrisk eller inte.
Applet för att spegla bokstaven A längs olika linjer
Bokstaven A är linjesymmetrisk! Den har endast en symmetrilinje, linjen som går genom toppen och mittpunkten på balken som förbinder benen.

Slutsatser

Med tanke på att rektangeln motsvarar kortets ram, hade Oliver rätt. Det finns linjärt symmetriska figurer på ruteress!
Teori

Gräva djupare i symmetrilinjerna för fyrhörningar

Parallellogramer som rektanglar, romber och kvadrater har rotationssymmetri. Rektanglar och romber har också linjär symmetri. Den nästa naturliga frågan är, hur är det med kvadraterna? Ta reda på det med följande applet.
Applet för att spegla en kvadrat längs olika linjer
Som kan verifieras, är kvadrater också linjesymmetriska. De har fyra symmetrilinjer, två som förbinder mittpunkterna på motsatta sidor och två andra som förbinder motsatta hörn.
Polygon Antal Linjesymmetrier Linjesymmetri
Rektanglar Längs linjerna som förbinder mittpunkterna på motstående sidor
Romber Längs linjerna som innehåller diagonalerna
Kvadrater Två längs linjerna som förbinder mittpunkterna på motsatta sidor
Två längs linjerna som innehåller diagonalerna

Baserat på linjära symmetrier är rektanglar och romber inte direkt relaterade. Som sådana tillhör de olika parallellogram-klasser. Kvadrater är dock direkt relaterade till både rektanglar och romber!

Två symmetrier för kvadrater motsvarar rektanglarnas symmetrier och de andra två motsvarar rombens symmetrier. Detta antyder att kvadrater är en särskild klassificering av rektanglar och romber.
Exempel

Studying Symmetries in a Trapezoid

Tänk på de möjliga symmetrierna för trapezoider med exakt ett par parallella sidor.
Applet to rotate different types of trapezoids
Vilka slutsatser kan dras? Välj alla som gäller!

Ledtråd

Experimentera med olika sidlängder på de icke-parallella sidorna.

Lösning

Tänk på en trapezoid med exakt ett par parallella sidor. För att avgöra om dessa trapezoider har rotationssymmetri, använd appleten för att ställa in olika dimensioner för trapezoiden. Kom ihåg att figuren måste ha endast ett par parallella sidor!
Applet för att rotera olika typer av trapezoider
Efter undersökning kan det slutsatsen dras att, oavsett dimensionerna, har ingen trapezoid rotationssymmetri.

Trapezoider är inte rotationssymmetriska.

Nästa steg är att upprepa samma undersökning, denna gång för att kontrollera linjesymmetri.
Applet för att spegla olika typer av trapezoider
Vissa trapezoider har linjesymmetri medan andra inte har det. Vid närmare undersökning, lägg märke till att de trapezoider som har linjesymmetri alla har lika långa icke-parallella sidor.

En trapezoid har linjesymmetri endast när dess ben har samma längd.

I det här fallet är symmetrilinjen linjen som går genom mittpunkterna på varje bas.

Illustration

Symmetri i tredimensionella figurer

Symmetrier är inte bara definierade för tvådimensionella figurer. Definitionen kan även utvidgas till tredimensionella figurer. I den verkliga världen finns det många objekt som har någon form av symmetri. Till exempel är solrosor rotationssymmetriska, medan fjärilar har linjesymmetri.

Föreställ dig en fjäril som visar linjesymmetri.
En tredimensionell figur sägs ha axelsymmetri om den kan roteras kring en linje och återgå till sig själv genom en rotation mellan och Detta är motsvarigheten till rotationssymmetri.
En oktagonal prism och linjen som går genom mitten av baserna.
En tredimensionell figur har plansymmetri om det finns ett plan som delar figuren i två halvor, där varje halva är en spegelbild av den andra över planet. Detta är motsvarigheten till linjesymmetri. Tänk på följande bjälke i en sjö.
En vertikal rektangulär prisma som delas av ett vinkelrätt plan märkt P.
Vattnets yta delar bjälken, vilket skapar symmetriska figurer på vardera sidan av sjöytan.
Avslut

Symmetriska figurer

En figur sägs vara symmetrisk om den ser likadan ut — i form, storlek och placering — efter att en viss transformation har tillämpats. I det här fallet kallas transformationen en symmetri för figuren. Till exempel ser den följande stjärnan likadan ut som den gjorde från början efter att den roterats kring sitt centrum.
Stjärna
Detta innebär att stjärnan är en symmetrisk figur. Eftersom transformationen är en rotation med en vinkel mindre än sägs figuren vara rotationssymmetrisk. Symmetriordningen är antalet gånger figuren överlappar sig själv medan den roteras från till Den minsta ordningen av symmetri för en figur är

Stjärnan har en symmetriordning på

Lägg också märke till att en linje som går genom centrum och någon av stjärnans toppar delar stjärnan i två spegelbilder.

Stjärna
Således kan det sägas att stjärnan är linjesymmetrisk eftersom transformationen är en spegling i en linje. Alternativt kan det sägas att stjärnan är spegelsymmetrisk. Lägg märke till att stjärnan har fem linjer av symmetri.
Laddar innehåll