Движения. Преобразования фигур
Движением в геометрии называется отображение, сохраняющее расстояние. Следует разъяснить, что подразумевается под словом «отображение».
1. Отображения, образы, композиции отображений.
Отображением множества M в множество N называется соответствие каждому элементу из M единственного элемента из N.
Мы будем рассматривать только отображение фигур в пространстве. Никакие другие отображения не рассматриваются, и потому слово «отображение» означает соответствие точкам точек.
О точке X', соответствующей при данном отображении f точке X, говорят, что она является образом точки X, и пишут X' = f (X). Множество точек X', соответствующих точкам фигуры M, при отображении f называется образом фигуры M и обозначается M' = f (M).
Если образом M является вся фигура N,
Отображение называется взаимно однозначным, если при этом отображении образы каждых двух различных точек различны.
Пусть у нас есть взаимно однозначное отображение f множества M на N. Тогда каждая точка X' множества N является образом только одной (единственной) точки X множества M. Поэтому каждой точке X' (N можно поставить в соответствие ту единственную точку X (M, образом которой при отображении f является точка X'. Тем самым мы определим отображение множества N на множество M, оно называется обратным для отображения f и обозначается f. Если отображение f имеет обратное, то оно называется обратимым.
Неподвижной точкой отображения (называется такая точка A, что ((A) = A.
Из данных определений непосредственно следует, что если отображение f обратимо, то обратное ему отображение f также обратимо и (f) = f. Поэтому отображения f и f называются также взаимно обратными.
Пусть заданы два отображения: отображение f множества M в множество N и отображение g множества N в множество P. Если при отображении f точка X (N перешла в точку X' = f (X) (N, а затем X' при отображении g перешла в точку X'' (P, то тем самым в результате X перешла в X''.
В результате получается некоторое отображение h множества M в множество P. Отображение h называется композицией отображения f с последующим отображением g.
Если данное отображение f обратимо, то, применяя его, а потом обратное ему отображение f, вернем, очевидно, все точки в исходное положение,
2. Определение движения.
Движением (или перемещением) фигуры называется такое ее отображение, при котором каждым двум ее точкам A и B соответствуют такие точки A' и B', что |A'B'| = |AB|.
Тождественное отображение является одним из частных случаев движения.
Фигура F' называется равной фигуре F, если она может быть получена из F движением.
3. Общие свойства движения.
Свойство 1 (сохранение прямолинейности).
При движении три точки, лежащие на прямой, переходят в три точки, лежащие на прямой, причем точка, лежащая между двумя другими, переходит в точку, лежащую между образами двух других точек (сохраняется порядок их взаимного расположения).
Доказательство. Из планиметрии известно, что три точки A, B, C лежат на прямой тогда и только тогда, когда одна из них, например точка B, лежит между двумя другими — точками A и C,
При движении расстояния сохраняются, а значит, соответствующее равенство выполняется и для точек A', B', C': |A'B'| + |B'C'| = |A'C'|.