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几何画板生成椭圆曲线八法

2023-10-10 来源:小侦探旅游网


几何画板生成椭圆曲线八法

国家教育部推荐的教育软件《几何画板》提供曲线的动态变化,便于观察与验证。如很好的开发它的功能,制作出富于表现力的动态效果的课件,培养学生对抽象曲线的理解和想象能力有极大的帮助。下面就用绘制椭圆曲线的八种方法的同行们商榷。

一、定义法(到两定点的距离和等于定长)

选取“线段”工具,在绘图板中作一线段AB(线段AB的长度为椭圆的长轴长2a)。用“点”工具在线段上任取一点C,按住shift键先后选中A,C点,选择“变换”→“标记向量 \"A→C\"”。

再用“点”工具再用点工具任取一点D,选中点D,选择“变换”→“平移”,选中“按标记的向量”,然后确定,会得到点D'。 按住shift键,先后选中点D和D',选择“作图”→“以圆心和圆周上的点画圆”,选中点D',按Ctrl+H键将其隐藏。

按住shift键,先后选中B,C点,选择“变换”→“标记向量 \"B→C\"”。用点工具另作一点E,使其与D点的距离小于线段AB的长(线段DE的长为2c),选中点E,选择“变换”→“平移”,选中“按标记的向量”,然后确定,会得到点E'。

按住shift键,先后选中点E和E',选择“作图”→“以圆心和圆周上的点画圆”,选中点E',按Ctrl+H键将其隐藏。

按住shift键,选中两个圆的圆周,选择“作图”→“交点”(或按Ctrl+I键),作出交点F和G。

以下可以分两个方向进行:

1.按住shift键,先后选中点F和点C,选择“作图”→“轨迹”,作出椭圆的上半部分;

同理先后选中点G和点C,作出椭圆的下半部分(如图1)。

2.按住shift键,先后选中点F,选择“显示”→“追踪点”,同样选中点G和点C,选择“显示”→“追踪点”。

按住shift键,先后选中点C和线段AB,选择“编辑”→“操作类按

图1

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钮”→“动画”,弹出“匹配路径”对话框,选择“双向”、“沿着线段j”、“慢慢地”,按“动画”按钮完成设置。这时,绘图板上会出现一个“动画”按钮,双击“动画”按钮,就会自动画出椭圆。完成,存盘退出。 二、准线法(到定点的距离与到定直线的距离之比为常数e)

打开一个新的绘图板,选择“图表”→“建立坐标轴”。

用“线段”工具作线段CD,在线段CD上任取一点E。同时选中点C和点E,选择“度量”→“距离”,量出CE的长。同样量出CD的长。

按住shift键,选中量出的CE和CD的距离,按鼠标右键弹出对话框,选择“度量”→“计算”。在打开的计算器中选择“数值”→“距离(C到E)”。选择“/”→“距离(C到D)”→“确定”。在绘图板上就会出现CE和CD的比值。用“文本工具”双击该值,弹出“度量值格式”对话框,选择“T文本格式”。 将“距离(C到E)/距离(C到D)”改成“e”,确定,完成改变。选中点B,按Ctrl+H键隐藏,在X轴上取点F(F为椭圆的一个焦点)。作线段GH,在其上取点I。用上面的方法量出GI的距离,并将其距离名称改为c。选中c和e的值,打开计算器,将c除以e的值求出,并将其名改为a。

选中a的计算值,选择“图表”→“绘制度量值”,弹出“绘制度量值”对话框。选择“H在横(x)轴”,确定,作出垂直于x轴的一条直线。选中c的度量值,选择“变换”→“标记距离”,选中F点,选择“变换”→“平移”,弹出“平移”对话框,选择“按标记的距离”,确定,作出点F平移后的点F'。

先后选中点F和点F',选择“作图”→“以圆心和圆周上的点画圆”。选中该圆周和上面作出的垂直于x轴的直线,按Ctrl+I绘出交点J和K。 选中点J和点K,选择“显示”→“追踪点”。选中点I和线段GH,选择“编辑”→“操作类按钮”→“动画”,弹出“匹配路径”对话框,选择“双向”、“沿着线段n”、“慢慢地”,按“动画”按钮完成设置。这时,绘图板上会出现一个“动画”按

钮,双击“动画”按钮,就会自动画出椭圆(如图2)选中CE、CD、e、c和a的值,按Ctrl+H隐藏。完成,存盘退出。

图2

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三、同心圆法。

选择“文件”→“新绘图”,选择“图表”→“建立坐标轴”,用“圆”工具作两圆心为原点的同心圆(外圆半径长就是最终椭圆的长半轴长a,内圆半径长就是最终椭圆的短半轴长b),选中点B和圆周上的点C和D,按Ctrl+H键隐藏。

选择“显示”→“线型”→“虚线”,在外圆圆周上任取一点E,按住shift键,同时选中点A和点E,按Ctrl+L作出线段AE,同时选中线

段AE和内圆圆周,按Ctrl+I键作出交点F。

按住shift键,同时选中点E和纵坐标轴,选择“作图”→“平行线”,作出一直线,再同时选中点F和横坐标轴,选择“作图”→“平行线”,作出另一直线。同时选中这两条直线,按Ctrl+I键作出交点G。

以下可以分两个方向进行:

1.选择“显示”→“线型”→“细线”,同时选中交点G和外圆圆周上的点E,选择“作图”→“轨迹”就作出了椭圆(如图3)。 完成,存盘退出。

选择“显示”→“线型”→“细线”,选中点G,选择“显示”→“追踪点”。

按住shift键,同时选中外圆圆周上的点E和外圆圆周,选择“编辑”→“操作类按钮”→“动画”,弹出“匹配路径”对话框,选择“单向”、“绕圆c2”、“快速地”,按下“动画”按钮确定。

这时,绘图板上会出现一个“动画”按钮,双击“动画”按钮,就会自动画出椭圆。完成,存盘退出。

四、单圆法(1)打开一个新的绘图板,选取“圆”工具作一圆(圆的半径长即2a),选中圆周上的点B,按Ctrl+H隐藏。

图3

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在圆的内部任选一点C(A,C即椭圆的交点)。在圆周上任取一点D,同时选中点C和点D,按Ctrl+L键作线段CD。选中线段CD,按Ctrl+M作出CD的中点E,再同时选中点E和线段CD,选择“作图”→“垂线”,作出垂线k。

同时选中点A和点D,按Ctrl+L键作线段AD。再同时选中垂线k和线段AD,按Ctrl+I键作出交点F,想一想,点F到点A和点C的距离是不是定值。 选中点F,按Ctrl+T键追踪点F。选中点D和圆周,选择“编辑”→“操作类按钮”→“动画”,弹出“匹配路径”对话框,选择“单向”、“绕圆c1”、“正常地”,按“动画”按钮完成设置。这时,绘图板上会出现一个“动画”按钮,双击“动画”按钮,就会自动画出椭圆(如图4)。另外您也可以同时选中点F和点D,选择“作图”→“轨迹”也可以作出该椭圆。完成,存盘退出 五、单圆法(2)

打开一个新的绘图板,选择“图表”→“建立坐标轴”,选中点B,按Ctrl+H键隐藏。用“圆”工具作一圆,圆心为原点A,圆周上的控制点为C,选中点C,按Ctrl+H键隐藏。选中圆周和纵坐标轴,按Ctrl+I键作出交点D、E,在圆周上任取一点F。

选择工具箱里的“直线”工具(按下“线段”工具按钮,向右拖动鼠标,就会看到“直线”工具按钮),同时选中点E和点F,按Ctrl+L键作出过点E、F的直线。选中点F和纵坐标轴,选择“作图”→“平行线”,作出平行于y轴的直线。选中该直线和横坐标轴,按Ctrl+I键作出交点G。

同时选中点D和点G,按Ctrl+L键作出过点D、G的直线。同时选中直线EF和直线DG,按Ctrl+I键作出交点H。

选中点H,选择“显示”→“追踪点”。同时选中点F和它所在的圆周,选择“编辑”→“操作类按钮”→“动画”,弹出“匹配路径”对话框,设定为“单向”、“绕圆

图5 图4

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c1”、“正常地”,按“动画”按钮确定,这时绘图板上会出现“动画”按钮 此时双击“动画”按钮就会自动画出椭圆(如图5)。完成,存盘退出。 六、三角形法。

打开一个新的绘图板,选择“图表”→“建立坐标轴”,选中点B,按Ctrl+H隐藏。选取“线段”工具,作一任意长度的线段CD。在纵坐标轴上任取两点E、F,使得该两点到坐标原点A的距离都大于线段CD的长。选中点E、F,按Ctrl+L键作出线段EF。在纵坐标轴上取一点G,使得线段AG的长小于CD。

选中点G和线段CD,选择“作图”→“以圆心和半径画圆”。选中该圆周和横坐标轴,按Ctrl+I键作出交点H和I。选中H点,按Ctrl+H键隐藏。

选中点I和线段CD,选择“作图”→“以圆心和半径画圆”。选中两个圆周,按Ctrl+I键作出交点K和J。选中点J,按Ctrl+H键隐藏。

同时选中点G、I和K,按Ctrl+L键作出三角形。双击坐标原点A,将其标记为中心(也可按Ctrl+F键,还可选择“变换”→“标记中心 \"A\"”来完成该操作)。选中点K,选择“变换”→“旋转”,弹出旋转对话框。对话框中应该显示“关于中心原点A”,否则就是中心设得不正确。将框中的度数改为180,确定,就会的到点K'。同时选中点K和K',选择“显示”→“追踪点”。

再同时选中点G和线段EF(选EF时需要注意:在线段EF上单击是选中纵坐标轴,而非线段EF,再单击才是选中线段EF,然后需要单击纵坐标轴上线段EF以外的地方来取消对纵坐标轴的选中,上述操作都需要按住shift键)。

选择“编辑”→“操作类按

钮”→“动画”,弹出匹配路径对话框,设置为“双向”、“沿着线段k”、“慢慢

地”,按“动画”按钮完成设置。此时双击“动画”按钮就会自动画出椭圆(如图6)。 完成,存盘退出。

另外,有两点需要注意:

1.只要是相交的两条直线就可以作出椭圆,不一定要选择坐标系的x轴和y轴。

图6

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2.三角形GIK只要是固定形状不变就可以了,不一定要选择正三角形,选正三角形只是为了作图的方便 七、包络线法。

打开一个新的绘图板,用“圆”工具作一圆,圆心为A。在圆内部任取一点C,在圆周上任取一点D,连接AC和CD。选中线段CD,按Ctrl+M键作出线段CD的中点E,选中点E和线段CD。

选择“作图”→“垂线”作出一垂线。选中该垂线,选择“显示”→“追踪直线”。同时选中点D和它所在的圆周,选择“编辑”→“操作类按钮”→“动画”,弹出“匹配路径”对话框,设定为“单向”、“绕圆c1”、“慢慢地”,按“动画”按钮确定,这时绘图板上会出现“动画”按钮。

图7

此时双击“动画”按钮就会自动画出椭圆(如图7)。 完成,存盘退出。 八、切线法。

打开一个新的绘图板,选择“图表”→“建立坐标轴”,选中点B,按Ctrl+H键隐藏。用“圆”工具作一圆,圆心为原点A,圆周上的控制点为C,选中点C,按Ctrl+H键隐藏。

选中圆周和横坐标轴,按Ctrl+I键作出交点D、E。选中点D和横坐标轴,选择“作图”→“垂线”,作出垂线j,同样的方法作出过E点垂直于横坐标轴的直线k。

在圆周上任去一点F,同时选中点F和点A,按Ctrl+L键作出线段FA。再同时选中点F和线段FA,选择“作图”→“垂线”作出该圆的切线。

选中该切线和垂线j,按Ctrl+I键作出交点G,同样的方法作出该切线和垂线k的交点H。连接点G和点E(同时选中两点,按Ctrl+L键),连接点H和点D。作出线段GE和线段HD的交点I(同时选中两条

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图8

线段,按Ctrl+I键)。选中线段FA,按Ctrl+H键隐藏。

选中点I,选择“显示”→“颜色”,将颜色改为红色。再选中点I,选择“显示”→“追踪点”。同时选中点F和圆周,选择“编辑”→“操作类按钮”→“动画”,弹出“匹配路径”对话框,设定为“单向”、“绕圆c1”、“正常地”,按“动画”按钮确定,这时绘图板上会出现“动画”按钮。此时课件已基本完成。此时双击“动画”按钮就会自动画出椭圆(如图8)。完成,存盘退出。

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