Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho đường thẳng d có phương trình \[3x - y - 3 = 0\]. Phép biến hình có được bằng cách thực hiện liên tiếp phép vị tự tâm \[I\left( {2;3} \right)\] tỉ số \[k = - 1\] và phép tịnh tiến theo vectơ \[\overrightarrow v \left( {1;3} \right)\] biến đường thẳng d thành đường thẳng d’. Viết phương trình đường thẳng d’.

Đáp án D

Phương pháp

Sử dụng biểu thức tọa độ của phép vị tự tâm \[I\left( {a;b} \right)\] biến \[M\left( {x;y} \right)\] thành \[M'\left( {x';y'} \right)\] thì \[\left\{ \begin{array}{l}x' = kx + \left( {1 - k} \right)a\\y' = ky + \left( {1 - k} \right)b\end{array} \right.\]

Sử dụng biểu thức tọa độ của phép tịnh tiến theo véctơ \[\overrightarrow v = \left( {a;b} \right)\] biến \[M\left( {x;y} \right)\] thành \[M'\left( {x';y'} \right)\] thì \[\left\{ \begin{array}{l}x' = x + a\\y' = y + b\end{array} \right.\].

Cách giải

Gọi \[M\left( {x;y} \right) \in d:3x - y - 3 = 0\]

Gọi \[M'\left( {x';y'} \right)\] là ảnh của \[M\left( {x;y} \right)\] qua phép vị tự tâm \[I\left( {2;3} \right)\] tỉ số \[k = - 1\].

Khi đó ta có \[\left\{ \begin{array}{l}x' = - x + \left( {1 - \left( { - 1} \right)} \right).2\\y' = - y + \left( {1 - \left( { - 1} \right)} \right).3\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = - x' + 4\\y = - y' + 6\end{array} \right.\] nên \[M\left( { - x' + 4; - y' + 6} \right)\]

Mà \[M\left( { - x' + 4; - y' + 6} \right) \in d:3x - y - 3 = 0\] nên ta có \[\begin{array}{l}3\left( { - x' + 4} \right) - \left( { - y' + 6} \right) = 0 \Leftrightarrow - 3x' + 12 + y' - 6 - 3 = 0\\ \Leftrightarrow - 3x' + y' + 3 = 0 \Leftrightarrow 3x' - y' - 3 = 0\end{array}\]

Do đó, ảnh của đường thẳng \[d:3x - y - 3 = 0\] qua phép vị tự tâm \[I\left( {2;3} \right)\] tỉ số \[k = - 1\] là đường thẳng \[d':3x - y - 3 = 0\] .

Ta tìm ảnh của đường thẳng d’ qua phép tịnh tiến theo véctơ \[\overrightarrow v \left( {1;3} \right)\].

Gọi \[N\left( {{x_1};{y_1}} \right) \in d':3x - y - 3 = 0\] và \[N'\left( {{x_2};{y_2}} \right)\] là ảnh của qua \[{T_{\overrightarrow v }}\].

Khi đó ta có: \[\left\{ \begin{array}{l}{x_2} = {x_1} + 1\\{y_2} = {y_1} + 3\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{x_1} = {x_2} - 1\\{y_1} = {y_2} - 3\end{array} \right. \Rightarrow N\left( {{x_2} - 1;{y_2} - 3} \right)\].

Thay tọa độ \[N\left( {{x_2} - 1;{y_2} - 3} \right)\] vào phương trình đường thẳng \[d':3x - y - 3 = 0\] ta được: \[3\left( {{x_2} - 1} \right) - \left( {{y_2} - 3} \right) - 3 = 0 \Leftrightarrow 3{x_2} - {y_2} - 3 = 0\]

Vậy ảnh của đường thẳng d’ qua phép tịnh tiến theo véctơ \[\overrightarrow v \left( {1;3} \right)\] là đường thẳng \[{d_1}:3x - y - 3 = 0\].

Hay đường thẳng cần tìm là: \[{d_1}:3x - y - 3 = 0\].