BAB 3 SETENGAH PUTARAN/H
A. Pengertian Refleksi (Pencerminan) / M
Refleksi adalah suatu transformasi yang memindahkan setiap titik pada bidang dengan menggunakan sifat bayangan cermin dari titik-titik yang hendak dipindahkan itu. Refleksi suatu bangun geometri adalah proses mencerminkan setiap titik bangun geometri itu terhadap garis tertentu. Garis tertentu itu dinamakan sebagai sumbu cermin atau sumbu simetri. Jika suatu bangun geometri dicerminkan terhadap garis tertentu, maka bangun bayangan kongruen dengan bangun semula.
Menurut Rawuh (1993: 48), secara matematis refleksi dapat didefinisikan sebagai berikut: suatu pencerminan (refleksi) pada sebuah garis π π adalah suatu fungsi πππ π yang didefinisikan untuk setiap titik pada bidang Euclid π£π£ sebagai berikut :
1. π½π½ππππππ ππ β π π ππππππππ πππ π (ππ) = ππ
2. π½π½ππππππ ππ β π π ππππππππ πππ π (ππ) = ππβ² sehingga garis π π adalah sumbu ππππβ²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½
Maka π π disebut sumbu refleksi (cermin) πππ π .
Sifat β Sifat Refleksi
1. Dua refleksi berturut-turut terhadap sebuah garis merupakan suatu identitas, artinya yang direfleksikan tidak berpindah.
2. Pengerjaan dua refleksi terhadap dua sumbu yang sejajar, menghasilkan translasi (pergeseran) dengan sifat:
a. Jarak bangun asli dengan bangun hasil sama dengan dua kali jarak kedua sumbu pencerminan.
b. Arah translasi tegak lurus pada kedua sumbu sejajar, dari sumbu pertama ke sumbu kedua. Refleksi terhadap dua sumbu sejajar bersifat tidak komutatif.
3. Pengerjaan dua refleksi terhadap dua sumbu yang saling tegak lurus, menghasilkaan rotasi (pemutaran) setengah lingkaran terhadap titik potong dari kedua sumbu pencerminan. Refleksi terhadap dua sumbu yang saling tegak lurus bersifat komutatif.
4. Pengerjaan dua refleksi berurutan terhadap dua sumbu yang berpotongan akan menghasilkan rotasi (perputaran) yang bersifat:
a. Titik potong kedua sumbu pencerminan merupakan pusat perputaran.
b. Besar sudut perputaran sama dengan dua kali sudut antara kedua sumbu pencerminan.
c. Arah perputaran sama dengan arah dari sumbu pertama kesumbu kedua.
B. PersamaanRefleksi
Persamaan Transformasi Refleksi pada Bidang:
Refleksi RumusPersamaan Matriks
Refleksi terhadap
Refleksi terhadap
Dalil R1 : Refleksi (Pencerminan) sebagai suatu Kolineasi
Bukti: diberikan sebarang titik π΄π΄(π₯π₯, π¦π¦) pada garis ππ Bila ππππ(π΄π΄) = π΄π΄β²
Dalil: pencerminan adalah suatu isometri
Dalil R2 : Refleksi (Pencerminan) sebagai suatu Isometri
Pencerminan dikatakan sebagai suatu Isometri karena, setiap pencerminan pada garis merupakan suatu Isometri lawan.
Bukti :
1. Setiap refleksi merupakan transformasi kongruen
Misal ππππ adalah sebuah refleksi dengan ππππ(π΄π΄) = π΄π΄β² dan ππππ(π΅π΅) = π΅π΅β².
Untuk membuktikan bahwa ππππ adalah sebuah transformasi yang mempertahankan jarak, harus ditunjukkan bahwa π΄π΄π΅π΅ = π΄π΄β²π΅π΅β². Tinjau empat kasus:
a. Kasus I. Titik π΄π΄ dan titik π΅π΅ segaris:
Misalkan ππ adalah sebuah garis pada bidang. Titik π΄π΄ dan titik π΅π΅ keduanya terletak pada garis ππ. Maka :
1) ππππ(π΄π΄) = π΄π΄β²β ππ sehingga π΄π΄π΄π΄β² = 0 βΊπ΄π΄β² = π΄π΄ 2) ππππ(π΅π΅) = π΅π΅β²β ππ sehingga π΅π΅π΅π΅β² = 0 βΊπ΅π΅β² = π΅π΅ Karena π΄π΄β² = π΄π΄ dan π΅π΅β² = π΅π΅, maka π΄π΄β²π΅π΅β² = π΄π΄π΅π΅
Dapat disimpulkan refleksi mempertahankan jarak dua titik yang segaris.
b. Kasus II. Titik π΄π΄ pada garis dan titik π΅π΅ diluar garis
Misalkan ππ adalah sebuah garis pada bidang. Titik π΄π΄ terletak pada garis ππ dan titik π΅π΅ terletak diluar garis ππ. Maka
1) ππππ(π΄π΄) = π΄π΄β²βππ sehingga π΄π΄π΄π΄β² = 0 βΊπ΄π΄β² = π΄π΄
2) ππππ(π΅π΅) = π΅π΅β² sehingga ππβ₯π΅π΅π΅π΅β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ dan berpotongan di titikπΆπΆ = πΆπΆβ², maka π΅π΅πΆπΆ = π΅π΅β²πΆπΆβ² Karena π΄π΄β²πΆπΆβ²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = π΄π΄πΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½, ππβ π΄π΄πΆπΆπ΅π΅ = ππβ π΄π΄β²πΆπΆβ²π΅π΅β² dan π΅π΅β²πΆπΆβ²
οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½= π΅π΅πΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ (sisi, sudut, sisi) maka βπ΄π΄π΅π΅πΆπΆ kongruen dengan
βπ΄π΄β²π΅π΅β²πΆπΆβ². Dengan menggunakan perbadingan sisi-sisi yang bersesuaian diperoleh: π΅π΅πΆπΆ
π΅π΅β²πΆπΆβ² =π΄π΄β²π΅π΅β²π΄π΄π΅π΅ , Karena π΅π΅πΆπΆ = π΅π΅β²πΆπΆβ², maka:
π΅π΅πΆπΆ
π΅π΅πΆπΆ =π΄π΄β²π΅π΅β²π΄π΄π΅π΅ βΊ1 =π΄π΄β²π΅π΅β²π΄π΄π΅π΅
βΊπ΄π΄β²π΅π΅β² = π΄π΄π΅π΅
Dapat disimpulkan refleksi mempertahankan jarak dua titik yang tidak segari
c. Kasus III. Titik π΄π΄ dan titik π΅π΅ keduanya terletak pada sisi yang sama diluar garis
Misalkan ππ adalah sebuah garis pada bidang. Titik π΄π΄ dan titik π΅π΅ terletak pada sisi yang sama diluar garis ππ. Maka
1) ππππ(π΄π΄) = π΄π΄β² sehingga ππβ₯π΄π΄π΄π΄β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ dan berpotongan di titik πΆπΆ = πΆπΆβ², maka π΄π΄πΆπΆ = π΄π΄β²πΆπΆβ²
2) ππππ(π΅π΅) = π΅π΅β² sehingga ππβ₯π΅π΅π΅π΅β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ dan berpotongan di titik πΆπΆ = πΆπΆβ², maka π΅π΅πΆπΆ = π΅π΅β²πΆπΆβ²
Karena βπ΅π΅πΆπΆπ΅π΅β² merupakan segitiga sama kaki, maka π΅π΅πΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = π΅π΅β²πΆπΆβ²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½.
Karena π΅π΅πΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = π΅π΅β²πΆπΆβ²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½, mβ π΄π΄πΆπΆπ΅π΅ = ππβ π΄π΄β²πΆπΆβ²π΅π΅β² dan π΄π΄πΆπΆ = π΄π΄β²πΆπΆβ², (sisi, sudut, sisi) maka βπ΄π΄π΅π΅πΆπΆ kongruen dengan βπ΄π΄β²π΅π΅β²πΆπΆβ² dengan menggunakan perbadingan sisi-sisi yang bersesuaian diperoleh:
π΄π΄πΆπΆ
π΄π΄β²πΆπΆβ² = π΄π΄β²π΅π΅β²π΄π΄π΅π΅ , Karena π΄π΄πΆπΆ = π΄π΄β²πΆπΆβ², maka:
π΄π΄πΆπΆ
π΄π΄πΆπΆ =π΄π΄β²π΅π΅β²π΄π΄π΅π΅ βΊ 1 =π΄π΄β²π΅π΅β²π΄π΄π΅π΅
βΊπ΄π΄β²π΅π΅β² = π΄π΄π΅π΅
Dapat disimpulkan refleksi mempertahankan jarak dua titik yang berada disisi yang sama diluar garis.
d. Kasus IV. Titik A dan titik B terletak pada sisi yang berlawanan di luar garis
Misalkan ππ adalah sebuah garis pada bidang. Titik π΄π΄ dan titik π΅π΅ terletak pada sisi yang berlawanan diluar garis ππ. Maka
1) Jika πΆπΆ, πΆπΆ, πΈπΈβππ, maka ππππ(πΆπΆ) = πΆπΆβ²βππ, ππππ(πΆπΆ) = πΆπΆβ²βππ dan ππππ(πΈπΈ) = πΈπΈβ²βππ sehingga πΆπΆ = πΆπΆβ²,πΆπΆ = πΆπΆβ² dan πΈπΈ = πΈπΈβ²
2) ππππ(π΄π΄) = π΄π΄β² sehingga ππβ₯π΄π΄π΄π΄β² dan berpotongan di titikπΆπΆ = πΆπΆβ², maka π΄π΄πΆπΆ = π΄π΄β²πΆπΆβ²
3) ππππ(π΅π΅) = π΅π΅β² sehingga ππβ₯π΅π΅π΅π΅β² dan berpotongan di titikπΈπΈ = πΈπΈβ², maka π΅π΅πΈπΈ = π΅π΅β²πΈπΈβ²
Karena π΄π΄πΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = π΄π΄β²πΆπΆβ²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½, ππβ π΄π΄πΆπΆπΆπΆ = ππβ π΄π΄β²πΆπΆβ²πΆπΆβ² dan πΆπΆπΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = πΆπΆβ²πΆπΆβ²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ (sisi, sudut, sisi) maka βπ΄π΄πΆπΆπΆπΆ konruen dengan βπ΄π΄β²πΆπΆβ²πΆπΆβ² dengan menggunakan perbadingan sisi-sisi yang bersesuaian diperoleh:
π΄π΄πΆπΆ
π΄π΄β²πΆπΆβ² = π΄π΄β²πΆπΆβ²π΄π΄πΆπΆ , Karena π΄π΄πΆπΆ = π΄π΄β²πΆπΆβ², maka:
π΄π΄πΆπΆ
π΄π΄πΆπΆ =π΄π΄β²πΆπΆβ²π΄π΄πΆπΆβΊ 1 =π΄π΄β²πΆπΆβ²π΄π΄πΆπΆ
βΊπ΄π΄β²πΆπΆβ² = π΄π΄πΆπΆβ¦ β¦ β¦ β¦*)
Karena π΅π΅πΈπΈοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = π΅π΅β²πΈπΈβ²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½, ππβ π΅π΅πΈπΈπΆπΆ = ππβ π΅π΅β²πΈπΈβ²πΆπΆβ² dan πΈπΈπΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = πΈπΈβ²πΆπΆβ²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½(sisi, sudut, sisi) maka βπ΅π΅πΈπΈπΆπΆ kongruen dengan βπ΅π΅β²πΈπΈβ²πΆπΆβ² dengan menggunakan perbadingan sisi-sisi yang bersesuaian diperoleh:
π΅π΅πΈπΈ
π΅π΅β²πΈπΈβ² =πΆπΆβ²π΅π΅β²πΆπΆπ΅π΅ , Karenaπ΅π΅πΈπΈ = π΅π΅β²πΈπΈβ², maka:
π΅π΅πΈπΈ
π΅π΅πΈπΈ = πΆπΆβ²π΅π΅β²πΆπΆπ΅π΅ βΊ 1 =πΆπΆβ²π΅π΅β²πΆπΆπ΅π΅
βΊπΆπΆβ²π΅π΅β² = πΆπΆπ΅π΅β¦ β¦ β¦ β¦**)
π΄π΄β²π΅π΅β² = π΄π΄β²πΆπΆβ² +πΆπΆβ²π΅π΅β² . Dari (*) : π΄π΄β²πΆπΆβ² = π΄π΄πΆπΆ dan(**) : πΆπΆβ²π΅π΅β² = πΆπΆπ΅π΅, maka π΄π΄β²π΅π΅β² = π΄π΄πΆπΆ +πΆπΆπ΅π΅
π΄π΄β²π΅π΅β² = π΄π΄π΅π΅
Dapat disimpulkan refleksi mempertahankan jarak dua titik yang terletak diluar garis di sisi yang berlawanan.
βKeempat kasus di atas menunjukkan bahwa π΄π΄β²π΅π΅β² = π΄π΄π΅π΅. Dapat disimpulkan bahwa setiap refleksi merupakan transformasi kongruenβ
2. Dengan suatu refleksi, bayangan sebuah sudut adalah sebuah sudut dengan ukuran yang sama.
Misalkan ππ adalah sebuah garis pada bidang. Titik π΄π΄ dan titik terletak berseberangan dengan titik πΆπΆ pada diluar garis ππ. Maka berdasarkan sifat pencerminan, jika ππππ(π΄π΄) = π΄π΄β² , ππππ(π΅π΅) = π΅π΅β² dan ππππ(πΆπΆ) = πΆπΆβ², sehingga:
π΅π΅β²π΄π΄β² = π΅π΅π΄π΄ dan π΄π΄β²πΆπΆβ² = π΄π΄πΆπΆ. Maka:
β π΅π΅β²π΄π΄β²πΆπΆβ² =π΅π΅β²π΄π΄β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ βͺ π΄π΄β²πΆπΆβ²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½
= π΅π΅π΄π΄οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ βͺ π΄π΄πΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½
= β π΅π΅π΄π΄πΆπΆ
Karena β π΅π΅β²π΄π΄β²πΆπΆβ² = β π΅π΅π΄π΄πΆπΆ, maka ππβ π΅π΅β²π΄π΄β²πΆπΆβ² = ππβ π΅π΅π΄π΄πΆπΆ
βJadi bayangan sebuah sudut adalah sebuah sudut dengan ukuran yang sama.β
Dalil R3: Refleksi (Pencerminan) sebagai suatu Involusi Bukti: ππππ. ππππ = πΌπΌ atau ππππ = ππππβ1
ππππ β πΌπΌ maka ππππ. ππππ = πΌπΌ Ambil titik π΅π΅ β S
ππππ(π΅π΅) = π΅π΅β², jarak (π΅π΅, ππ) = ππππππππππ (ππ, π΅π΅β²) ππππ(π΅π΅β²) = π΅π΅β²β², jarak (π΅π΅β², ππ) = ππππππππππ (ππ, π΅π΅β²β²) π΅π΅
ππ
π΅π΅β² Akan dibuktikan: π΅π΅β²β² = π΅π΅ ππ sumbu dari π΅π΅π΅π΅οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ β²
Misal πΈπΈ adalah titik potong (ππ, π΅π΅π΅π΅οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½), sehingga π΅π΅π΅π΅β² οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = π΅π΅πΈπΈβ² οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ + πΈπΈπ΅π΅οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ β² π΅π΅πΈπΈοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = πΈπΈπ΅π΅οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½, karena ππ sumbu dari π΅π΅π΅π΅β² οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ β²
Misal πΉπΉ adalah titik potong οΏ½ππ, π΅π΅β²π΅π΅β²β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½, sehinggaπ΅π΅β²π΅π΅β²β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = π΅π΅β²πΉπΉοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ + πΉπΉπ΅π΅β²β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½
π΅π΅β²πΉπΉ
οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = πΉπΉπ΅π΅β²β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½
Karena jarak(ππ, π΅π΅β²) pada π΅π΅π΅π΅οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = ππππππππππ (π΅π΅β² β², ππ) pada π΅π΅οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ β²π΅π΅β²β²
|πΈπΈπ΅π΅β²| = |π΅π΅β²πΉπΉ|
|π΅π΅β²πΈπΈ| = |π΅π΅β²πΉπΉ|
Karena πΈπΈ, πΉπΉ pada ππ maka π΅π΅οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ dan π΅π΅β²πΈπΈ οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ β₯ ππ. Akibatnya πΈπΈ = πΉπΉ β²πΉπΉ Dari π΅π΅πΈπΈοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = πΈπΈπ΅π΅οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½, maka π΅π΅πΉπΉοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = πΉπΉπ΅π΅οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = βπ΅π΅β²β² οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ β²πΉπΉ
π΅π΅β²πΉπΉ
οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = πΉπΉπ΅π΅β²β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½
π΅π΅πΉπΉοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = βπ΅π΅β²πΉπΉοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = βπΉπΉπ΅π΅β²β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½
π΅π΅πΉπΉοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = π΅π΅β²β²πΉπΉοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½
Jadi, π΅π΅ = π΅π΅β² β²
ππππ(π΅π΅) = π΅π΅β²
ππππ. ππππ(π΅π΅) = π΅π΅ ππππ. ππππ(π΅π΅) = πΌπΌ(π΅π΅)
ππππ. ππππ = πΌπΌ ππππ2 = πΌπΌ
Jadi, terbukti bahwa pencerminan merupakan Involusi.
Dalil R4: Hasil Kali Dua Pencerminan
Sudah diketahui bahwa πππ π . πππ π = πΌπΌ. Akan dibahas hasil kali dua pencerminan terhadap sumbu-sumbu π π dan π‘π‘ yang berbeda, khususnya bila π π β₯ π‘π‘ dan π π ββ π‘π‘.
Dalil R5: Bila π π β₯ π‘π‘ dan ππ = π‘π‘πππ‘π‘ππππ (π π , π‘π‘) maka πππ‘π‘πππ π = π»π»ππ
Bukti: Misalkan π΄π΄β² = πππ π (π΄π΄) ππππππ π΄π΄β²β² = πππ‘π‘(π΄π΄β²). Jadi π΄π΄β²β² = (πππ‘π‘πππ π )(π΄π΄) Karena ππ pada π π , maka πππ΄π΄ = πππ΄π΄β²
Karena ππ pada π‘π‘, maka πππ΄π΄β² = πππ΄π΄β²β²
Jadi πππ΄π΄ = πππ΄π΄β²β²
Misalkan πΆπΆ titik tengah π΄π΄π΄π΄β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ dan πΈπΈ titik tengah π΄π΄β²π΄π΄β²β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½, maka ππβ πΆπΆπππ΄π΄ = ππβ πΆπΆπππ΄π΄β² dan ππβ πΈπΈπππ΄π΄β² = ππβ πΈπΈπππ΄π΄β²β². Tetapi ππβ πΆπΆπππ΄π΄β² + ππβ πΈπΈπππ΄π΄β² = 90Β°, maka jumlah keempat sudut di atas ialah β π΄π΄πππ΄π΄β²β² = 2 Γ 90Β° = 180Β°, jadi π΄π΄, ππ, π΄π΄β²β² segaris, berarti bahwa ππ adalah titik tengah π΄π΄π΄π΄β²β²οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ hingga πππ‘π‘. πππ π = π»π»ππ (Terbukti)
Dalil R6: Bila ππ ββ ππ maka ππππππππ = πππΆπΆπΆπΆ dengan πΆπΆπΆπΆ = 2 Γ ππππππππππ (ππ, ππ) dan πΆπΆπΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½οΏ½β β₯ ππ.
ππππβ²ππβ²β²
πΆπΆπ΄π΄π΅π΅πΆπΆ
ππππ
Jadi hasil kali pencerminan terhadap dua garis sejajar merupakan geseran pada arah tegak lurus garis-garis tadi dengan jarak dua kali jarak kedua garis.
Bukti: Tarik sebarang garis π π β₯ ππ. Misalkan π΄π΄ = (ππ. π π ); π΅π΅ = (ππ, π π ). Dengan Dalil R5, πππ π ππππ = π»π»π΄π΄ dan πππππππ π = π»π»π΅π΅ sehingga
πππππππ π πππ π ππππ = π»π»π΅π΅π»π»π΄π΄
ππππ πΌπΌ ππππ = π»π»π΅π΅π»π»π΄π΄
ππππππππ = π»π»π΅π΅π»π»π΄π΄ = πππΆπΆπΆπΆ dengan πΆπΆπΆπΆ = 2π΄π΄π΅π΅ (Terbukti) Sebaliknya:
Dalil R7: Suatu geseran πππ΄π΄π΅π΅ selalu dapat dianggap sebagai hasil kali dua pencerminan πππ π ππππππ πππ‘π‘, dengan π π ββ π‘π‘ dan π π β₯ π΄π΄π΅π΅βοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½β, sedang jarak (π π , π‘π‘) =
1 2π΄π΄π΅π΅
Bukti: Diketahui π΄π΄ dan π΅π΅ (πππ΄π΄π΅π΅ tertentu), tarik sebarang garis π π β₯ π΄π΄π΅π΅βοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½β, dan π‘π‘ ββ π π dengan jarak berarah (π π , π‘π‘) =12π΄π΄π΅π΅, maka dengan Dalil 2 hasil πππ‘π‘πππ π tak lain adalah πππ΄π΄π΅π΅ (Susanta, 1990: 51-52).