Symetrie w układzie współrzędnych — względem osi Ox, Oy i początku układu
W symetrii względem osi Ox zmienia się znak drugiej współrzędnej: (x,y)→(x,−y), względem osi Oy — pierwszej: (x,y)→(−x,y), a w symetrii względem początku układu (0,0) — obu: (x,y)→(−x,−y).
Symetria względem osi Ox zmienia się znak drugiej współrzędnej
(x,y)→(x,−y)
Symetria względem osi Oy zmienia się znak pierwszej współrzędnej
(x,y)→(−x,y)
Symetria względem początku układu (0,0) zmieniają się znaki obu współrzędnych
(x,y)→(−x,−y)
Symetria względem osi Ox, Oy i początku układu — wzory
W symetrii względem osi Ox zmieniasz znak drugiej współrzędnej: (x,y)→(x,−y); względem osi Oy — pierwszej: (x,y)→(−x,y); w symetrii środkowej względem początku układu (0,0) — obie: (x,y)→(−x,−y). Figurę odbijasz przez jej punkty charakterystyczne: wielokąt — przez wierzchołki, okrąg — przez środek. Długości, pola i promień się nie zmieniają.
Przykłady: obraz punktu, okręgu i trójkąta
obraz punktu (−2,7): względem Ox(−2,−7), względem Oy(2,7), względem (0,0)(2,−7)
okrąg (x−3)2+(y+1)2=4 ma środek (3,−1) i promień 2; jego obraz względem Oy ma środek (−3,−1) i ten sam promień: (x+3)2+(y+1)2=4
trójkąt o wierzchołkach (1,2), (4,2), (1,6) w symetrii środkowej względem (0,0) ma wierzchołki (−1,−2),(−4,−2),(−1,−6), a pole nadal 6
Obraz okręgu w symetrii — zadanie maturalne
Na maturze: zadanie brzmi zwykle „okrąg K jest obrazem okręgu O w symetrii … — okrąg K jest określony równaniem”. Odczytaj środek z równania (znaki odwrotne niż w nawiasach!), odbij go, r2 przepisz bez zmian i wróć do postaci (x−a)2+(y−b)2=r2. Pułapka: (x+1)2 to środek o x=−1, jego obraz względem Oy ma x=1, czyli w równaniu obrazu pojawia się (x−1)2. Punkt leżący na osi symetrii (lub w środku symetrii) jest swoim własnym obrazem.
Przykłady krok po kroku
Każdy przykład to inny typ zadania z tego tematu: najpierw sposób, potem zadanie rozwiązane krok po kroku.
Przykład 1 Obraz punktu w symetrii względem osi Ox i Oy
Odbijasz punkt względem osi Ox (zmiana znaku y) albo osi Oy (zmiana znaku x) i wracasz do punktu wyjściowego, gdy dany jest jego obraz.
Zadanie Dany jest punkt A=(−6,8). Punkt B jest obrazem punktu A w symetrii względem osi Oy, a punkt C — obrazem punktu A w symetrii względem osi Ox. Wyznacz współrzędne punktów B i C oraz długość odcinka BC.
1Oś Oy jest pionowa, więc odbicie względem niej przestawia punkt w lewo–prawo: zmienia się znak pierwszej współrzędnej, druga zostaje. B=(6,8).
2Oś Ox jest pozioma — odbicie zmienia znak drugiej współrzędnej: C=(−6,−8).
3Długość odcinka liczę ze wzoru na odległość punktów: ∣BC∣=(6−(−6))2+(8−(−8))2=122+162.
4144+256=400=20, więc ∣BC∣=20.
Odpowiedź: B=(6,8), C=(−6,−8), ∣BC∣=20
Przykład 2 Obraz punktu w symetrii względem początku układu
Zmieniasz znaki obu współrzędnych punktu i rozpoznajesz, że odbicie względem osi Ox, a potem Oy, daje symetrię środkową względem początku układu.
Zadanie Punkt A=(−5,2) odbito względem osi Ox, otrzymując punkt A1, a następnie punkt A1 odbito względem osi Oy, otrzymując punkt A2. Wyznacz współrzędne punktu A2 i wskaż, w jakiej jednej symetrii punkt A2 jest obrazem punktu A.
1Odbicie względem Ox zmienia znak drugiej współrzędnej: A1=(−5,−2).
2Odbicie względem Oy zmienia znak pierwszej współrzędnej: A2=(5,−2).
3Porównuję A=(−5,2) z A2=(5,−2): obie współrzędne zmieniły znak, czyli A2=(−xA,−yA).
4Taką regułę ma symetria środkowa względem początku układu (obrót o 180∘ wokół (0,0)) — A2 jest obrazem A w symetrii względem punktu (0,0).
Odpowiedź: A2=(5,−2); symetria środkowa względem (0,0)
Przykład 3 Obraz trójkąta — odbicie wierzchołków
Odbijasz każdy wierzchołek trójkąta lub czworokąta według reguły symetrii i korzystasz z tego, że długości boków i pole figury się nie zmieniają.
Zadanie Trójkąt ABC ma wierzchołki A=(−4,1), B=(2,1), C=(−1,5). Trójkąt A′B′C′ jest obrazem trójkąta ABC w symetrii względem osi Ox. Wyznacz wierzchołki trójkąta A′B′C′ i oblicz jego pole.
1Obraz wielokąta wyznaczają obrazy jego wierzchołków — odbijam każdy osobno. Względem Ox zmienia się znak drugiej współrzędnej: A′=(−4,−1), B′=(2,−1), C′=(−1,−5).
2Symetria zachowuje długości i pola, więc PA′B′C′=PABC — wystarczy policzyć pole trójkąta wyjściowego.
3Bok AB leży na prostej y=1, więc ∣AB∣=2−(−4)=6; wysokość opuszczona z C to odległość C od tej prostej: 5−1=4.
4P=21⋅6⋅4=12, zatem pole trójkąta A′B′C′ wynosi 12.
Odpowiedź: A′=(−4,−1), B′=(2,−1), C′=(−1,−5); pole 12
Przykład 4 Obraz okręgu: odbity środek, ten sam promień
Odczytujesz środek i promień okręgu (także z równania), odbijasz środek według reguły symetrii, a promień przepisujesz bez zmian.
Zadanie Okrąg O ma równanie (x+3)2+(y−4)2=25. Okrąg K jest obrazem okręgu O w symetrii względem osi Ox. Podaj środek i promień okręgu K i sprawdź, czy początek układu współrzędnych leży na okręgu K.
1Odczytuję środek i promień z postaci (x−a)2+(y−b)2=r2: x+3=x−(−3), więc S=(−3,4), a r=25=5.
2Odbijam tylko środek — symetria względem Ox zmienia znak drugiej współrzędnej: S′=(−3,−4).
3Symetria zachowuje odległości, więc promień obrazu jest ten sam: r′=5.
4Punkt (0,0) leży na K, gdy jego odległość od S′ równa się r′: ∣S′O∣=(−3)2+(−4)2=25=5 — tak, początek układu leży na okręgu K.
Odpowiedź: S′=(−3,−4), r′=5; (0,0) leży na okręgu K
Przykład 5 Równanie obrazu okręgu w symetrii
Zapisujesz równanie obrazu okręgu: ze znaków w nawiasach odczytujesz środek, odbijasz go i wracasz do postaci (x−a) do potęgi 2+(y−b) do potęgi 2=r do potęgi 2 z tym samym r do potęgi 2.
Zadanie W kartezjańskim układzie współrzędnych dany jest okrąg O o równaniu (x+4)2+(y−1)2=7. Okrąg K jest obrazem okręgu O w symetrii względem osi Ox. Wyznacz równanie okręgu K.
1Środek odczytuję z odwróconymi znakami: (x+4)2=(x−(−4))2 i (y−1)2, więc S=(−4,1). Promienia nie muszę pierwiastkować — do równania obrazu wpiszę to samo r2=7.
2Symetria względem Ox zmienia znak drugiej współrzędnej środka: S′=(−4,−1). Promień zostaje, więc r2=7.
3Wracam do postaci (x−a)2+(y−b)2=r2 z a=−4, b=−1: (x−(−4))2+(y−(−1))2=7.
4Po uproszczeniu znaków: K:(x+4)2+(y+1)2=7 — w porównaniu z O zmienił się tylko znak w nawiasie z y.
Odpowiedź: (x+4)2+(y+1)2=7
Najczęstsze błędy
Odczytanie środka okręgu bez odwrócenia znaków: (x+1)2 to środek o pierwszej współrzędnej −1; jego obraz względem Oy ma pierwszą współrzędną 1, więc w równaniu obrazu jest (x−1)2.
Zmiana promienia przy odbiciu okręgu. Odbijamy tylko środek, a r2 przepisujemy bez zmian.
Zmiana znaku nie tej współrzędnej: symetria względem osi Ox zmienia znak y, a względem osi Oy — znak x.
Sprawdź się na zadaniach
Rozwiąż samodzielnie, a potem sprawdź odpowiedź i rozwiązanie krok po kroku.
Zadanie 1
Punkt A′=(3,−8) jest obrazem punktu A w symetrii względem osi Oy. Punkt A ma współrzędne:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Pierwsza współrzędna A′ to 3. Jaka jest pierwsza współrzędna punktu A? → -3
Zadanie 2
Punkt B=(−6,9) jest obrazem punktu A w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych. Punkt A ma współrzędne:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Jaka jest pierwsza współrzędna punktu A? → 6
2 Jaka jest druga współrzędna punktu A? → -9
Zadanie 3
Trójkąt ABC ma wierzchołki A=(−3,−2), B=(4,−2), C=(0,6). Trójkąt A′B′C′ jest obrazem trójkąta ABC w symetrii względem osi Ox. Wierzchołki trójkąta A′B′C′ to:
Zadanie 4
Okrąg O o równaniu (x−4)2+(y+3)2=16 odbito względem osi Ox. Środek S i promień r otrzymanego okręgu to:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Jaki promień ma ten okrąg? → 4
Zadanie 5
W kartezjańskim układzie współrzędnych dany jest okrąg O o równaniu (x−3)2+(y+4)2=11. Okrąg K jest obrazem okręgu O w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych. Okrąg K jest określony równaniem:
Zadanie egzaminacyjnearkusz CKE · zadanie 27
W kartezjańskim układzie współrzędnych (x,y) dany jest okrąg O o równaniu
(x−1)2+(y+2)2=5
Okrąg K jest obrazem okręgu O w symetrii środkowej względem początku układu współrzędnych.
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Symetria osiowa w układzie współrzędnychPi-stacja Matematyka
Symetria środkowa i osiowa w układzie współrzędnychPizza Math
Najczęstsze pytania
Jak wyznaczyć punkt symetryczny względem osi Ox?
Zmieniamy znak drugiej współrzędnej: (x,y)→(x,−y). Obraz punktu (−2,7) względem osi Ox to (−2,−7).
Jak wyznaczyć punkt symetryczny względem osi Oy?
Zmieniamy znak pierwszej współrzędnej: (x,y)→(−x,y). Obraz punktu (−2,7) względem osi Oy to (2,7).
Co to jest symetria względem początku układu współrzędnych?
To symetria środkowa względem punktu (0,0): zmieniają się znaki obu współrzędnych, (x,y)→(−x,−y), np. (−2,7)→(2,−7). Ten sam wynik daje odbicie względem osi Ox, a potem względem osi Oy.
Jak wyznaczyć równanie obrazu okręgu w symetrii?
Odczytujemy środek z równania (znaki odwrotne niż w nawiasach), odbijamy go, a r2 przepisujemy bez zmian. Obraz okręgu (x−3)2+(y+1)2=4 względem osi Oy to (x+3)2+(y+1)2=4.
Czy symetria zmienia długości i pola figur?
Nie — długości, pola i promień się nie zmieniają. Trójkąt o wierzchołkach (1,2), (4,2), (1,6) ma pole 6 i jego obraz w symetrii względem (0,0) też ma pole 6.
Diagnoza jest bezpłatna, a na start wystarczą imię i klasa — bez adresu e-mail. To test w Compass —
platformie diagnostyczno-adaptacyjnej z AI (35 pytań, zwykle 15–30 minut), który pokaże, które
tematy matury podstawowej już umiesz, a które trzeba powtórzyć. E-mail podajesz po teście, jeśli chcesz zapisać wynik
i dostać lekcje i zadania dobrane do niego.