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瓜豆原理及证明

2022-09-28 00:16 作者:我恨PDN定理  | 我要投稿

瓜豆原理,又名朋成原理,指若两动点到某定点的距离比是定值,夹角是定角,则两动点的运动路径相同。
瓜豆原理是主从联动轨迹问题。主动点叫做瓜,从动点叫做豆,例如:瓜在直线上运动,豆的运动轨迹也是直线。瓜在圆周上运动,豆的运动轨迹也是圆。
先来第一部分,直线与点(角)

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如图所示:A为定点,B为主动点,其他字母均为从动点,AF是旋转α角后的图形,AH是旋转60°后的图形,AJ是旋转90°后的图形
M为AB中点,K为AB上一分点
由瓜豆原理可得,EFGHIJKM的运动轨迹均为直线,且MK轨迹为平行于B轨迹的直线,其余点的轨迹与B的轨迹夹角为旋转角
第二部分,圆与点(角)

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如上图所示:A为定点,B为主动点,其他字母均为从动点,AC是旋转α角后的图形,AE是旋转60°后的图形,AG是旋转90°后的图形
M为AB中点,K为AB上一分点
由瓜豆原理可得,CDEFGHKM的运动轨迹均为圆,且CEG轨迹与B轨迹等大,其余点的轨迹与B的轨迹比值为线段长度比值,另:圆心仍然符合其余点的旋转缩放规律
第三部分,其他图形与点(角)

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如上两张图所示:A为定点,B为主动点,其他字母均为从动点,AC是旋转α角后的图形,AE是旋转60°后的图形,AG是旋转90°后的图形
M为AB中点,K为AB上一分点
由瓜豆原理可得,CDEFGHKM的运动轨迹均与B轨迹“相似”,且CEG轨迹与B轨迹等大,其余点的轨迹与B的轨迹大小长度比值为线段长度比值

下面是证明部分:

网上的主流证法是相似和复数,今天独辟蹊径,考虑用参数方程解决问题

证明瓜豆原理,可以分为两步:

1、证明线段上一分点满足

2、证明旋转任意角度满足

给出题目:

首先,这个图形一定可以通过变换满足B在X轴上,所以就不多说了


在这里可以构造一个一线三等角模型,易知全等,就不再赘述

下面是对各线段长度的表示和参数方程的综合应用

最后所得出的式子通过移轴转轴公式易得(即平移和旋转坐标轴)

容易发现,这一点与全等时所得到的结论是完全一样的,并且C轨迹与A轨迹全等

瓜豆原理中旋转部分已经证明了,那么再来证缩放部分(或是定比例内点),给出题目:

缩放的图忘画了,在这里说明一下,一切变换可由题目读出

运用与上次一样的方法,如下


并且缩放比例一定,对应点成缩放对应(其实就是位似)

自此,所有瓜豆原理的证明都已结束,希望各位同学们能反复思考琢磨


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