transformation geometry

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MATHEMATICS Learner’s Study and Revision Guide for Grade 12 TRANSFORMATIONS Revision Notes, Exercises and Solution Hints by Roseinnes Phahle Examination Questions by the Department of Basic Education

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Transformation Geometry

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Page 1: Transformation Geometry

MATHEMATICS

Learner’s Study and

Revision Guide for

Grade 12

TRANSFORMATIONS 

         

Revision Notes, Exercises and Solution Hints by 

Roseinnes Phahle  

Examination Questions by the Department of Basic Education 

Page 2: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

Contents 

Unit 15

Revision notes                   3 

Examination questions with solution hints and answers        5 

More questions from past examination papers          9 

Answers                  18 

How to use this revision and study guide

1. Study the revision notes given at the beginning. The notes are interactive in that in some parts you are required to make a response based on your prior learning of the topic in class or from a textbook. 

2. “Warm‐up” exercises follow the notes. Some exercises carry solution HINTS in the answer section. Do not read the answer or hints until you have tried to work out a question  and are having difficulty. 

3. The notes and exercises are followed by questions from past examination papers. 

4. The examination questions are followed by blank spaces or boxes inside a table. Do the working out of the question inside these spaces or boxes. 

5. Alongside the blank boxes are HINTS in case you have difficulty solving a part of the question. Do not read the hints until you have tried to work out the question and are having difficulty. 

6. What follows next are more questions taken from past examination papers. 

7. Answers to the extra past examination questions appear at the end. Some answers carry HINTS and notes to enrich your knowledge. 

8. Finally, don’t be a loner. Work through this guide in a team with your classmates. 

   

Page 3: Transformation Geometry

Transformation Geometry 

3  

REVISION UNIT 15: TRANSFORMATION GEOMETRY 

The transformation rules below do not appear on the information sheet given to you in the examination. The best way to get to know them is by practicing them on a point, say, (5; -3) or any point you like.

There are four types of transformations that must understand. These are

• Translation (which means a shift) • Reflection (as in a mirror) • Rotations (turning around the origin in a clockwise or anti-clockwise direction) • Enlargement (through the origin by a constant factor k )

Notation: );();( ''' yxAyxA → where 'A is the image of A under the transformation.

Translations

p units horizontally: (x; y)→ (x+p; y) q units vertically: (x; y)→ (x; y+q) p units horizontally and q units vertically: (x; y)→ (x+p; y+q)  Reflection

About the x‐axis: (x; y) → (x; ‐y) About the y‐axis: (x; y) → (‐x; y) About the line y = x: (x; y) → (y; x)  Rotation about the origin through  o90  

• When a point is rotated clockwise about the origin through  o90 its coordinates change 

according to the rule  ( ) ( )xyyx −→ ;;  

• When a point is rotated anti‐clockwise about the origin through  o90 its coordinates change 

according to the rule  ( ) ( )xyyx ;; −→  

Rotation about the origin through o180  

This is the same as two successive rotations about the origin through  o90  

Enlargement through the origin by a factor k

Each point is multiplied by k

and );(');( kykxAyxA → ( )2

ationtransformbeforeareasformationafter tran area k=

   

Page 4: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

ROTATION OF A POINT ABOUT THE ORIGIN THROUGH AN ANGLE OF  oθ  

Sketch  x and  y ‐ axes in the space opposite. 

Mark a point A with coordinates  ( )yx;  in the first quadrant (but the point could be in any quadrant). Let the distance of A from the origin be  r units. That is OA=r . Let OA make an angle of  oβ with the positive direction of the  x ‐axis. From A drop a perpendicular line to the  x ‐axis.  Looking at your diagram you have that:  

       cosrx

=β       and       sinry

=β  

 so that         βcosrx =      and        βsinry =  

 

 

Now A is rotated  through an angle  oθ  to a point  ( )yx ′′′ ;A  or the line OA to  AO ′ . The direction of the 

rotation could be clockwise or anti‐clockwise. It does not matter which direction nor does the size of angle 

oθ but make it anti‐clockwise and into the second quadrant.  In the space opposite, sketch both OA and  AO ′on the same set of axes showing the angles  oβ and  oθ .  From A′ drop a perpendicular to the  x ‐axis.  So you now will have              ( )θβ +=′ cosrx    and     ( )θβ +=′ sinry   

 

 Formula for rotation of a point about the origin  

Apply compound angle formulae to these last equations aboveto show that 

                      )sincos;sincos(');( θθθθ xyyxAyxA +−≡′′′  

which gives the coordinates of A after rotation about the origin through an angle of  oθ . 

Page 5: Transformation Geometry

Transformation Geometry 

5  

PAPER 2  QUESTION 3                     DoE/ADDITIONAL EXEMPLAR 2008 

 

 

   

Page 6: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

PAPER 2  QUESTION 3                     DoE/ADDITIONAL EXEMPLAR 2008 

Number  Hints and answers  Write down the answers in the boxes below 3.1.1 

 Read the revision notes on transformation on page 98  

 

3.1.2  

Read the revision notes on transformation on page 98  

 

3.1.3  

Read the revision notes on transformation on page 98  

 

3.2.1  Read the revision notes on transformation on page 98  

Answer: ( )→yx;  

3.2.2 & 

3.2.6 

 Read the revision notes on transformation on page 98  Use the opposite grid to answer Questions 3.2.2 and 3.2.6. 

DIAGRAM SHEET 1 

  

3.2.3  

Read the revision notes on transformation on page 98 

 A’C’=  

3.2.4     

Read the revision notes on transformation on page 98 

Area of Δ A’B’C’  =                                                                  =                                  =  

3.2.5   

Read the revision notes on transformation on page 98 

 A’’(                ;         ) = 

 

Page 7: Transformation Geometry

Transformation Geometry 

7  

PAPER 2  QUESTION 3                              DoE/NOVEMBER 2008 

 

 

   

Page 8: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

PAPER 2  QUESTION 3                               DoE/NOVEMBER 2008 

Number  Hints and answers  Write down the answers in the boxes below 3.1.1  Read the revision notes on 

transformation on page 98  

 

3.1.2  Read the revision notes on transformation on page 98  

 

3.2.1  Read the revision notes on transformation on page 98  

 

3.2.2  Sketch the polygon A’B’C’D’E’ here:  DIAGRAM SHEET 1 

3.2.3  Read the revision notes on transformation on page 2  

 

3.2.4  Read the revision notes on transformation on page 2  

 

3.2.5  Read the revision notes on transformation on page 2  

 

 

Page 9: Transformation Geometry

Transformation Geometry 

9  

MORE QUESTIONS FROM PAST EXAMINATION PAPERS

Exemplar 2008

Page 10: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

Page 11: Transformation Geometry

Transformation Geometry 

11  

Preparatory Examination 2008

QUESTION 3 

Page 12: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

November 2008

Feb – March 2009

Page 13: Transformation Geometry

Transformation Geometry 

13  

Page 14: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

November 2009 (Unused paper)

Page 15: Transformation Geometry

Transformation Geometry 

15  

November 2009 (1)

Page 16: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

Feb – March 2010

Page 17: Transformation Geometry

Transformation Geometry 

17  

Page 18: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

ANSWERS

Exemplar 2008 

3.1.1     ( )3;2 −P  

3.1.2      ( )2;3−P   3.2.1     Sketch:  

  

3.2.2      ( ) ( )yxyx 2;2; −−→  3.2.3Area of ABCD :  Area of PQRS = 1 : 4  

3.3.1     21

23' ⋅−⋅= yxx  

3.3.2      21

23' ⋅+⋅= xyy  

 3.4         K’(1,96;  4,60)   and   L’(‐0,40;  6,70)     

 Preparatory Examination 2008 3.1.1     C’(‐2;  ‐4) 

3.1.2     A’B’ =  292  3.1.3    Shape and size remain the same under a  translation so the length AB =length A’B’.  

3.1.4(a)       ( ) ( )xyyx 5,0;5,0; →  3.1.4(b)     Sketch:  

  

3.2    A’ ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−+

231;

213 or   A’(2,23;  ‐0,13) 

 

   

Page 19: Transformation Geometry

Transformation Geometry 

19  

 

Feb/March 2009 

3.1.1     ( )2;3' −−P  

3.1.2      ( )2;3' −P   

3.2.1      ( )2;2'Q  3.2.2     Sketch: 

 3.2.3     ( )6;4''P  3.2.4    Shape remains the same but the               size changes. Thus not rigid. 

3.2.5     ( ) ( )xyyx 2;2; −→  

3.2.6     41

'S''R''Q''P' Area

=PQRS

 

 

4.1          ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−= yxx

22

22'  

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−= xyy

22

22'  

4.2           ( )2;23 −−M   

November 2009 (Unused paper) 3.1    Enlargement by scale factor 2. 

3.2     ( ) ( )7;2''3;1 RR →−  

3.3     ( ) ( )xyyx ;; → or reflection about the line xy = . 

3.4     o90=θ a rotation in an anti‐clockwise direction; or 

         o270=θ a rotation in a clockwise direction. 

 

4.1       o03,36=θ  

4.2       ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−+ 32

23;2

233''P  

  

   

Page 20: Transformation Geometry

Preparation for the Mathematics examination brought to you by Kagiso Trust 

November 2009(1) 6.1.1    20 sq units 

6.1.2     ( ) ( )yxyx 2;2; →  6.1.3    Sketch: 

  6.1.4   Transformation is not rigid because only the shape             remains the same but the size changes.  6.2     Translates 2 units to the left and 3 units down            or 

( ) ( )3;2; −−−→ yxyx   

7.1      ( )θθθθ sincos;sincos' xyyxT +−  

7.2    ( )oooo 135sin135cos;135sin135cos' pqqpA +−           if clockwise rotation. 

7.3     ( )2;2A  

Feb/March 2010 

7.1.1     ( )2;5' −P  

7.1.2     ( )2;5'P   7.2.1     Reflection across the line  xy =                followed by contraction by scale 

              factor of 21; or vice versa. 

7.2.2      ( )4;8'H    or     ( )16;8'H  7.2.3      Area KUHLE:Area K’’U’’H’’L’’E’’=4:1  

8.1          ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −−−2

233;2

323'P  

8.2          ( )32;2−Q