Este guia cobre o Tópico 7, Transformações e vetores. As partes marcadas como (Ampliado) são testadas apenas nas provas Ampliadas; tudo o mais é para ambos os níveis. Vetores como um todo são do nível Ampliado.
Transformações e vetores
Matemática do IGCSE · Tópico 7
7:56
Transformações e vetores
Olhe para esta parede. Parece complicada — centenas de formas encaixadas. Mas ninguém desenhou cada peça. Alguém desenhou uma pequena forma e depois a moveu repetidamente…
Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas
7.1
Transformações
Programa
| Conteúdo do assunto | Notas e exemplos |
|---|---|
| Reconheça, descreva e desenhe as seguintes transformações: | As questões não envolvem combinações de transformações. Uma régua deve ser usada para todas as bordas retas. |
| 1 Reflexão de uma figura em uma linha vertical ou horizontal. | |
| 2 Rotação de uma figura em torno da origem, vértices ou pontos médios das arestas da figura, em múltiplos de 90°. | |
| 3 Ampliação de uma figura a partir de um centro por um fator de escala. | Apenas fatores de escala positivos e fracionários. |
| 4 Translação de uma figura por um vetor $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$. |
| Transformações | Notas e exemplos |
|---|---|
| Reconhecer, descrever e desenhar as seguintes transformações: | Questões podem envolver combinações de transformações. Uma régua deve ser usada para todas as bordas retas. |
| 1 Reflexão de uma figura em uma linha reta. | |
| 2 Rotação de uma figura em torno de um centro em múltiplos de 90°. | |
| 3 Ampliação (homotetia) de uma figura a partir de um centro por um fator de escala. | Podem ser usados fatores de escala positivos, fracionários e negativos. |
| 4 Translação de uma figura por um vetor $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$. |
Fonte: Programa Cambridge International

Uma transformação 变换 altera a posição ou o tamanho de uma forma. O original é o objeto e o resultado é a imagem. Existem quatro tipos. Quando solicitado a descrever uma, você deve nomear o tipo e fornecer todos os detalhes abaixo.
Reflexão
Uma reflexão 反射 inverte a forma sobre uma linha espelho 对称轴. Cada ponto da imagem está à mesma distância da linha que o ponto do objeto, mas do outro lado.
- Para descrevê-la, forneça a equação da linha espelho (para Core, uma linha horizontal ou vertical; Extended permite qualquer linha, como $y = x$).
Exemplo resolvido. Reflita o ponto $(3, 2)$ no eixo $y$. Apenas o sinal de $x$ muda: a imagem é $(-3, 2)$. (No eixo $x$ seria $(3, -2)$.)

Rotação
Uma rotação 旋转 gira a forma em torno de um ponto fixo, o centro 中心 de rotação, por múltiplos de $90^{\circ}$.
- Para descrevê-la, forneça o centro, o ângulo e a direção (horário ou anti-horário).
Exemplo resolvido. Rotacione $(3, 1)$ em $90^{\circ}$ anti-horário em relação à origem. A regra é $(x, y) \to (-y, x)$, então a imagem é $(-1, 3)$.

Ampliação
Uma ampliação 放大 altera o tamanho por um fator de escala 比例因子 $k$, medido a partir de um centro fixo. Cada distância do centro é multiplicada por $k$.
- Para descrevê-la, forneça o centro e o fator de escala. Um fator de escala fracionário (entre 0 e 1) torna a forma menor. Para Extended, $k$ também pode ser negativo (a imagem aparece do outro lado do centro).
Exemplo resolvido. Amplie $(1, 2)$ da origem pelo fator de escala $2$. Multiplique ambas as coordenadas: a imagem é $(2, 4)$.

Translação
Uma translação 平移 desliza a forma sem girar, por um vetor 向量 escrito como um vetor coluna 列向量 $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$ ($x$ para a direita, $y$ para cima).
Exemplo resolvido. Translade $(5, 3)$ por $\begin{pmatrix} -2 \\ 4 \end{pmatrix}$: mova $2$ para a esquerda e $4$ para cima para obter $(3, 7)$.

(Extended: uma questão pode pedir para combinar duas transformações e descrever a única transformação que tem o mesmo efeito.)
Transformar uma forma
Translade, reflita, rode ou aumente a forma e observe onde ela termina.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| transformation/trænsfɔːˈmeɪʃn/ | 变换 | biàn huàn |
| reflection/rɪˈflekʃn/ | 反射 | fǎn shè |
| mirror line/ˈmɪrə laɪn/ | 对称轴 | duì chèn zhóu |
| rotation/rəʊˈteɪʃn/ | 旋转 | xuán zhuǎn |
| centre/ˈsentə/ | 中心 | zhōng xīn |
| enlargement/enˈlɑːdʒmənt/ | 放大 | fàng dà |
| scale factor/skeɪl ˈfæktə/ | 比例因子 | bǐ lì yīn zi |
| translation/trænˈsleɪʃn/ | 平移 | píng yí |
7.2
Vetores em duas dimensões (Extended)
Programa
| Vetores em duas dimensões | Notas e exemplos |
|---|---|
| 1 Descrever uma translação usando um vetor representado por $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$, $\overrightarrow{AB}$ ou $\mathbf{a}$. | Vetores serão impressos como $\overrightarrow{AB}$ ou $\mathbf{a}$. |
| 2 Somar e subtrair vetores. | |
| 3 Multiplicar um vetor por um escalar. |
Fonte: Programa Cambridge International

Um vetor tem tanto magnitude quanto direção. Pode ser escrito como um vetor coluna, como $\overrightarrow{AB}$ (de $A$ para $B$), ou em negrito como $\mathbf{a}$.
- Some ou subtraia trabalhando nos números de cima e de baixo separadamente.
- Multiplique por um escalar 标量 (um número comum) multiplicando ambos os números.
Exemplo resolvido. Se $\mathbf{a} = \begin{pmatrix} 3 \\ 1 \end{pmatrix}$ e $\mathbf{b} = \begin{pmatrix} 2 \\ -4 \end{pmatrix}$, então

Somar vetores
Arraste dois vetores e some-os ponta a cauda para obter o resultante.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| vector/ˈvektə/ | 向量 | xiàng liàng |
| column vector/ˈkɒlʌm ˈvektə/ | 列向量 | liè xiàng liàng |
| scalar/ˈskeɪlə/ | 标量 | biāo liàng |
7.3
Magnitude de um vetor (Extended)
Programa
| Módulo de um vetor | Notas e exemplos |
|---|---|
| Calcular a magnitude de um vetor $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$ como $\sqrt{x^2 + y^2}$. | As magnitudes dos vetores serão denotadas por sinais de módulo, p.ex. • $|\mathbf{a}|$ é a magnitude de $\mathbf{a}$ • $|\overrightarrow{AB}|$ é a magnitude de $\overrightarrow{AB}$. |
Fonte: Programa Cambridge International
A magnitude 模 (comprimento) de um vetor é encontrada usando Pitágoras. Para $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$,
Exemplo resolvido. A magnitude de $\begin{pmatrix} 3 \\ 4 \end{pmatrix}$ é $\sqrt{3^{2} + 4^{2}} = \sqrt{25} = 5$.

| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| magnitude/ˈmæɡnɪtjuːd/ | 模 | mó |
| directed line segment/daɪˈrektɪd laɪn ˈseɡmənt/ | 有向线段 | yǒu xiàng xiàn duàn |
| position vector/pəˈzɪʃn ˈvektə/ | 位置向量 | wèi zhì xiàng liàng |
| parallel/ˈpærəlel/ | 平行 | píng xíng |
| collinear/ˈkɒlɪnɪə/ | 共线 | gòng xiàn |
7.4
Geometria vetorial (Extended)
Programa
| Geometria vetorial | Notas e exemplos |
|---|---|
| 1 Representar vetores por segmentos de reta orientados. | |
| 2 Usar vetores posição. | |
| 3 Usar a soma e diferença de dois ou mais vetores para expressar vetores dados em termos de dois vetores coplanares. | |
| 4 Usar vetores para raciocinar e resolver problemas geométricos. | Exemplos incluem: • mostrar que vetores são paralelos • mostrar que 3 pontos são colineares • resolver problemas vetoriais envolvendo razão e semelhança. |
Fonte: Programa Cambridge International
Um vetor pode ser desenhado como um segmento de reta direcionado 有向线段 (uma seta). O vetor posição 位置向量 de um ponto é o vetor da origem $O$ até esse ponto.
Uma ideia chave: o vetor de $A$ para $B$ é
onde $\mathbf{a}$ e $\mathbf{b}$ são os vetores posição de $A$ e $B$.

Dois vetores são paralelos 平行 se um for um múltiplo escalar do outro (por exemplo $\overrightarrow{AB} = 2\,\overrightarrow{CD}$). Três pontos são colineares 共线 (em uma linha reta) se os vetores entre eles forem paralelos e compartilharem um ponto. Você pode expressar qualquer vetor em termos de dois vetores coplanares 共面.
Exemplo resolvido. $O$ é a origem, com $\overrightarrow{OA} = \mathbf{a}$ e $\overrightarrow{OB} = \mathbf{b}$. $M$ é o ponto médio de $AB$. Encontre $\overrightarrow{OM}$ em termos de $\mathbf{a}$ e $\mathbf{b}$.
Geometria vetorial
resultante = a + b
Combine vetores para chegar a um ponto — o resultante é o caminho direto.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| coplanar/ˌkəʊˈpleɪnə/ | 共面 | gòng miàn |
7.4
Dicas de prova
- Descreva completamente cada transformação: uma translação (um vetor), uma reflexão (a linha espelho), uma rotação (centro, ângulo e direção), uma ampliação (centro e fator de escala).
- Um fator de escala negativo inverte a imagem através do centro; um fracionário (entre 0 e 1) a torna menor.
- Some vetores ponta-a-cauda — some os números de cima, depois os de baixo. A magnitude de um vetor vem de Pitágoras aplicada aos seus componentes.
- $\overrightarrow{AB} = \mathbf{b} - \mathbf{a}$ (final menos inicial). Dois vetores são paralelos se um for um múltiplo escalar do outro.
Aulas interativas sobre este tópico
Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.