5123. Докажите, что композиция двух симметрий относительно параллельных прямых есть параллельный перенос в направлении, перпендикулярном к этим прямым, на величину, равную удвоенному расстоянию между ними.
Указание. Проследите путь произвольной точки плоскости при композиции симметрий. Рассмотрите все возможные случаи расположения этой точки.
Решение. Пусть
M_{1}
— образ точки
M
при симметрии относительно прямой
l_{1}
, а
M_{2}
— образ точки
M_{1}
при симметрии относительно прямой
l_{2}
;
l_{1}\parallel l_{2}
. Ясно, что
MM_{2}\perp l_{1}
.
Рассмотрим случай, когда точка
M_{1}
расположена между точками
M
и
M_{2}
. Если
K
и
H
— середины отрезков
MM_{1}
и
M_{1}M_{2}
, то
MM_{2}=MM_{1}+M_{1}M_{2}=2KM_{1}+2HM_{1}=2(KM_{1}+HM_{1})=2h,

где
h
— расстояние между прямыми
l_{1}
и
l_{2}
. Остальные случаи рассматриваются аналогично.