1. Trong mặt phẳng tọa độ \(Oxy,\) cho điểm \(A\left( {2;\,\,3} \right).\) Thực hiện phép quay \(90^\circ \) ngược chiều kim đồng hồ quanh gốc tọa độ. Xác định tọa độ của điểm \(A\) sau

1. Gọi \[H\] là hình chiếu của \[A\] trên \[Oy.\] Ta có \(A\left( {2;\,\,3} \right)\) nên \(AH = \left| 2 \right| = 2\) và \[OH = \left| 3 \right| = 3.\]

Xét \[\Delta AOH\] vuông tại \[H,\] theo định lí Pythagore ta có:

\[O{A^2} = O{H^2} + A{H^2}\]

Suy ra \(OA = \sqrt {O{H^2} + A{H^2}}  = \sqrt {{3^2} + {2^2}}  = \sqrt {13} .\)

Ta cũng có \(\sin \widehat {AOH} = \frac{{AH}}{{OA}} = \frac{2}{{\sqrt {13} }}.\)

Giả sử phép quay \(90^\circ \) ngược chiều kim đồng hồ quanh gốc tọa độ biến điểm \(A\) (ở góc phần tư thứ I) thành điểm \(B\).

Khi đó, điểm \(B\) nằm ở góc phần tư thứ II và \(OB = OA = \sqrt {13} ,\,\,\widehat {AOB} = 90^\circ .\)

Ta có \(\widehat {AOB} = \widehat {AOH} + \widehat {BOH} = 90^\circ \) nên \(\cos \widehat {BOH} = \sin \widehat {AOH} = \frac{2}{{\sqrt {13} }}.\)

Xét \(\Delta OBK\) vuông tại \(K\) (gọi \(K\) là hình chiếu của điểm \(B\) trên \(Oy)\) ta có:

\(OK = OB \cdot \cos \widehat {BOH} = \sqrt {13}  \cdot \frac{2}{{\sqrt {13} }} = 2.\)

Từ đó, ta có tung độ của điểm \(B\) là \(2\) (do \(B\) nằm ở góc phần tư thứ II).

Tương tự, ta tìm được hoành độ của điểm \(B\) là \( - 3.\)

Như vậy, phép quay ngược chiều \[90^\circ \] tâm \[O\] biến điểm \(A\left( {2;\,\,3} \right)\) thành điểm \[B\left( {--3;{\rm{ }}2} \right).\]

2. Giả sử \[ABCD\] là khung cổng hình chữ nhật \[(AB = CD = 3{\rm{\;m}}\] và \[AD = BC = 4{\rm{\;m}})\] nội tiếp nửa đường tròn \[\left( O \right)\] (hình vẽ).

Gọi \[H\] là trung điểm của \[CD.\]

Khi đó \(HB = HC = \frac{1}{2}BC = \frac{1}{2} \cdot 4 = 2{\rm{\;(m)}}\) và \[H\] nằm trên đường trung trực của \[BC.\]

Vì \[B,{\rm{ }}C\] cùng nằm trên nửa đường tròn \[\left( O \right)\] nên \[OB = OC,\] suy ra \[O\] nằm trên đường trung trực của \[BC.\]

Do đó \[OH\] là đường trung trực của đoạn thẳng \[BC,\] nên \[OH \bot BC.\]

Mà \[BC\,{\rm{//}}\,AD\] (do \[ABCD\] là hình chữ nhật) nên \[OH \bot AD.\]

Xét tứ giác \[ABHO\] có \(\widehat {OAB} = \widehat {AOH} = \widehat {OHB} = 90^\circ \) nên \[ABHO\] là hình chữ nhật.

Do đó \[OH = AB = 3{\rm{\;(m)}}{\rm{.}}\]

Xét \(\Delta OBH\) vuông tại \[H,\] theo định lí Pythagore, ta có: \(O{B^2} = O{H^2} + H{B^2} = {3^2} + {2^2} = 13.\)

Do đó \(OB = \sqrt {13} {\rm{\;m}}.\)

Nửa chu vi đường tròn \[\left( O \right)\] là: \[\pi \sqrt {13} {\rm{\;\;(m)}}{\rm{.}}\]