【平面几何】怎么了解直线的垂心变换像

 时间:2024-10-15 06:20:51

先给出定义,垂心反演变换给定线段AB,点C是直线A幞洼踉残B外任意点,△ABC的垂心记为D,那么,C到D的变换,称为关于线段AB的垂心变换,记为f(C)=D又因为f(D)=C,因此,这个变换是一种反演变换。本文,就来演示垂心变换。

【平面几何】怎么了解直线的垂心变换像

工具/原料

电脑

Mathematica

网络画板

创建自定义变换

1、给定两定点A和B,连接直线AB。在直线外任取动点C,然后构造△ABC的垂心D。

【平面几何】怎么了解直线的垂心变换像

2、选中C和D,创建自定义变换,命名为【垂心变换】。

【平面几何】怎么了解直线的垂心变换像

3、此时,在这个课件里面,就有了【垂心变换】工具了。

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4、选择一个几何图形,再点击【垂心变换】工具按钮,就可以得到相应的变换像。这就是网络画板【自定义变换】功能的便捷之处。

【平面几何】怎么了解直线的垂心变换像

直线的垂心变换像

1、做任意不与直线AB重合的直线l(绿色),再构造直线l的垂心变换像(红色),可以发现,得到的曲线很像【双曲线】。

【平面几何】怎么了解直线的垂心变换像

2、改变直线l的位置,【双曲线】的位置也随之改变。

【平面几何】怎么了解直线的垂心变换像

定量分析

1、使用Mathematica进行符号计算,来确定直线的垂心变换像的参数方程。假设A和B的横坐标分别是±1,纵坐标是0,C的坐标是{m,n},求出D的坐标。DD = Solve[{(AA - {x荑樊综鲶, y}).(BB - CC) == 0, (BB - {x, y}).(AA - CC) == 0}, {x, y}] // Values // Flatten。

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2、用自定义函数,写出【垂心变换】的变换规则。chuixinbianhuan[{m_, n_}] := {m, -((-1 + m^2)/n)}。

【平面几何】怎么了解直线的垂心变换像

3、对直线y=k*x+b进行【垂心变换】,需要用到直线的参数方程。chuixinbianhuan[{t, k*t + b}]。得到的是变换像的参数方程。

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4、消去参数t,算出变换像的隐函数方程。Eliminate[{x, y} == chuixinbianhu锾攒揉敫an[{t, k*t + b}], t]。方程式是:x^2 + k x y == 1 - b y(k和b不全为0,否则直线y=k*x+b就与直线AB重合)。缺少y的二次项,显然不会是椭圆;如果k=0,那就是抛物线,否则就是双曲线。

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