In geometria , dati il numero complesso
z
0
=
x
0
+
i
y
0
{\displaystyle z_{0}=x_{0}+iy_{0}}
e
C
0
=
P
(
z
0
)
{\displaystyle C_{0}=P(z_{0})}
, di coordinate
(
x
0
,
y
0
)
{\displaystyle (x_{0},y_{0})}
, il punto corrispondente a
z
0
{\displaystyle z_{0}}
, la simmetria centrale di centro
C
0
{\displaystyle C_{0}}
, o rotazione attorno a
C
0
{\displaystyle C_{0}}
di angolo
α
=
π
{\displaystyle \alpha =\pi }
, è la trasformazione
S
C
0
:
C
⟶
C
z
⟼
z
′
=
2
z
0
−
z
.
{\displaystyle {\begin{aligned}S_{C_{0}}\colon \mathbb {C} &\longrightarrow \mathbb {C} \\z&\longmapsto z'=2z_{0}-z.\end{aligned}}}
Ricordando che la simmetria di centro
C
0
{\displaystyle C_{0}}
altro non è che la rotazione di centro
C
0
{\displaystyle C_{0}}
e angolo
α
=
π
{\displaystyle \alpha =\pi }
, cioè
a
=
−
1
{\displaystyle a=-1}
, è data da
z
′
=
a
z
+
(
1
−
a
)
z
0
{\displaystyle z'=az+(1-a)z_{0}}
, si ha che
z
′
=
−
1
z
+
(
1
−
(
−
1
)
)
z
0
=
2
z
0
−
z
{\displaystyle z'=-1z+(1-(-1))z_{0}=2z_{0}-z}
.
Passando in coordinate cartesiane se
z
=
x
+
i
y
{\displaystyle z=x+iy}
,
z
′
=
x
′
+
i
y
′
{\displaystyle z'=x'+iy'}
e
z
0
=
x
0
+
i
y
0
{\displaystyle z_{0}=x_{0}+iy_{0}}
, allora
z
′
=
x
′
+
i
y
′
=
2
(
x
0
+
i
y
0
)
−
(
x
+
i
y
)
=
(
2
x
0
−
x
)
+
i
(
2
y
0
−
y
)
{\displaystyle z'=x'+iy'=2(x_{0}+iy_{0})-(x+iy)=(2x_{0}-x)+i(2y_{0}-y)}
, da cui si ottiene:
{
x
′
=
2
x
0
−
x
y
′
=
2
y
0
−
y
,
{\displaystyle {\begin{cases}x'=2x_{0}-x\\y'=2y_{0}-y,\end{cases}}}
che rappresentano esattamente le equazioni della simmetria centrale nel piano di centro
C
0
(
x
0
,
y
0
)
{\displaystyle C_{0}(x_{0},y_{0})}
.
La scrittura complessa della simmetria centrale
S
C
0
{\displaystyle S_{C_{0}}}
di centro
z
0
=
2
+
3
i
{\displaystyle z_{0}=2+3i}
è data da
z
′
=
2
z
0
−
z
=
2
(
2
+
3
i
)
−
z
=
−
z
+
4
+
6
i
{\displaystyle z'=2z_{0}-z=2(2+3i)-z=-z+4+6i}
.
La simmetria
S
0
{\displaystyle S_{0}}
di centro l'origine
O
(
0
,
0
)
{\displaystyle O(0,0)}
degli assi coincide con la rotazione nel piano di centro l'origine e angolo
α
=
π
{\displaystyle \alpha =\pi }
.
S
0
≡
ρ
0
,
π
:
C
⟶
C
z
⟼
z
′
=
−
z
.
{\displaystyle {\begin{aligned}S_{0}\equiv \rho _{0,\pi }\colon \mathbb {C} &\longrightarrow \mathbb {C} \\z&\longmapsto z'=-z.\end{aligned}}}
Infatti:
z
′
=
−
z
=
ρ
[
cos
(
ϑ
+
π
)
+
i
sin
(
ϑ
+
π
)
]
=
ρ
e
i
(
ϑ
+
π
)
.
{\displaystyle z'=-z=\rho \left[\cos \left(\vartheta +\pi \right)+i\sin \left(\vartheta +\pi \right)\right]=\rho e^{i\left(\vartheta +\pi \right)}.}