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S304 希波克拉底月牙形面积

2022-03-06 16:36 作者:学用数学  | 我要投稿

本节主要学习 Geogebra 的曲线区域上色几种方法,使用 Locus、不等式、与积分。

问题拆解

1. 绘制月牙形

2. 对曲线区域上色(Locus)

3. 对曲线区域上色(不等式)

4. 对曲线区域上色(积分)

5. 文本与提示  *RGB颜色补充


01 直角三角形上的半圆

建立半圆

输入圆心 O=(0,0)、及直径 A=(-1,0),B=(1,0),连 sAB=线段(A,B),建半圆 caOBA=圆弧(O,B,A)。  

建立直角三角形

在半圆上新增点 P=描点(caOBA),连接 sBP=线段(B,P)、 sAP=线段(A,P),

分两段圆弧

caOPA=圆弧(O,P,A),caOBP=圆弧(O,B,P)

建立两半圆

C=(A+P)/2, D=(B+P)/2, 画半圆 caCP=圆弧(O,B,A),caDBA=圆弧(D,B,A)。

改标签与颜色

用$%n$ 来显示标签


02  用Locus来上色

将三角形上色

新增 plABP =多边形(A,B,P) 并调整颜色。

建立左月牙

利用 Locus 上色,先建路径,再填充内部区域。PathL = {caOPA, caCPA}, PL=描点(PathL), LL=轨迹(PL+(0,0),PL),接着在轨迹[颜色/虚实]将内部上色。

建立右月牙

新增 PathR={caOBP,caDBP}, PR=描点(PathR), LR=轨迹(PR+(0,0),PR),并将这部分上色。


03 用不等式来上色

取得半径

rl=线段(A,C), rr=线段(D,B)。

不等式区域

探究不等式 iqC:|(x,y)-C|<rl,可看显示一个圆。

不等式区域的交集

可利用 && 来取得圆 O 外与圆 C 内的交集指令为 iqL:|(x,y)-C|<r∧|(x,y)-O|>1

用集合运算取得区域

先 iqD: |(x,y)-D|<rr、iqO: |(x,y)-O|<1

再定义 iqR= iqD && (! iqO)


04 用积分算面积来上色

取立边界的函数

fo(x)=(1-x^2)^0.5,

fc(x)= slope(line(A,P))(x-x(A))+y(A),

fd(x)= slope(line(B,P))(x-x(B))+y(B)

建立积分范围

Scap = integralBetween(fo,fc,x(A),x(P))

Sdbp = integralBetween(fo,fd,x(P),x(B))

计算面积

SL = 0.5*pi*rl^2 - Scap 

SR = 0.5*pi*rr^2 - Sdbp 

显示文字:

先设定文字在半圆的上半方,建CL=C+0.8 vector(C,Rotate(P,pi/2,C)),

CR=D+0.8 vector(D,Rotate(B,pi/2,D)),

接着在此点建立文本。


05  颜色文本与动态提示

建立题目

如图,证明两个月牙的面积和($\textcolor{#F80{L}+\textcolor{#F0F}{R}$)等于 $\textcolor{#F00}{S_{\triangle APB}}$。

建立提示的滑动条

新增滑动条,名称为 hint 范围为 0~5

建立提示文本

建提示并设显示条件.

设定左、右、下三个半圆的直径分别为 $a,b,c$

$\textcolor{#F80}{L}+\textcolor{#08F}{L'}+ \textcolor{#F4F}{R}+\textcolor{#0C0}{R'} = \frac{1}{2}(\pi a^2 + \pi b^2)$

$\textcolor{#F00}{S_\triangle ABP}  + \textcolor{#08F}{L'} + \textcolor{#0C0}{R'} = \frac{1}{2}{\pi c^2}$

$\because \textcolor{#F00}{\triangle ABP}$直角三角形,$\therefore c^2=a^2+b^2$。

因此,$\textcolor{#F80}{L}+\textcolor{#F0F}{R} = \textcolor{#F00}{S_{\triangle ABP}}$


相关连接

【GGB】https://www.geogebra.org/classic/fmtdc3wv

【Bili】https://www.bilibili.com/video/av65104357

【YouTube】https://www.youtube.com/playlist?list=PLXH05kw-i_5LkvjOP_TXGktj8vPLQOpei








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