S9G6 向量的線性組合
向量是 Geogebra 處理平面幾何變換的基礎數學概念,將向量搭配數值滑桿,就可以做到圖形動態變化的效果。在這節將利用高中平面向量的線性組合為例,來認識用向量與滑桿來控制移動。

任務一 用滑動桿來建立線性組合向量

說明:先在平面上建立 O, U, V 三點,再建立兩個基底向量 u=Vector(O,U), v=Vector(O,V)。而 P 點由這兩個向量通過數值滑桿 m, n 來組合,即 P = O + m*u + n*v 。此時改變 m, n 的值,就可看到 P 點的變化。
操作指令
O = (0,0)
U = (1,0)
V = (0,1)
u = Vector(O,U)
v = Vector(O,V)
m = Slider(-5,5,0.1)
n = Slider(-5,5,0.1)
P = O + m*u + n*v
p = Vector(O,P)
任務二 利用平行線取得分解向量

說明:在此節要取得一個向量 OG 對兩個基底向量 u, v 分解的練習。主要通過 G 作兩條平行於 u,v 向量的直線,再取得與兩直線 OU, OV的交點。來觀察線性組合的係數。
操作指令:
Line(O,U)
Line(O,V)
Line(G,u)
Line(G,v)
任務三 取得線性組合係數

說明:要自動計算線性組合係數,先對分解的向量 mu, nv再對基底向量做除法,在 GGB 內,對向量做除法運算會將向量轉換為複數再作計算。在前面計算 mu/u 會得 1.5 + 0 i 。若只想要取得係數,就再加入 real 的指令,可取得這個複數的實部。
操作指令:
MU = intersect( Line(G,v),Line(O,U))
MV = intersect( Line(G,u),Line(O,V))
mu = Vector(O,MU)
nv = Vector(O,MV)
mG = Real(mu/u)
nG = Real(nv/v)
任務四 線性組合的文本顯示

說明:前一節已取得線性組合的係數,通過 [插入文字] 可加入動態文本。最後並可再加入一個正六邊形,調整 O, U, V 的位置觀察不同的線性組合方法。
操作指令:
Polygon((-1,0),(1,0),6)
小結
用滑桿控制動點是讓 Geogebra「動」的一個重要方法,搭配向量就可以處理平面上圖形的移動。而向量的分解與線性組合也是向量很重要的概念,而『繞圓轉動的圓』其實就是用到一個動態座標系的概念,將向量分解為基礎向量的組合,讓我們可以處理邊轉邊繞的圓。

相關連結
【GGB】https://www.geogebra.org/classic/p6ngb9kq
【Bili】https://www.bilibili.com/video/BV1aK4y1G7Si
【公众号文】https://mp.weixin.qq.com/s/mOhTS_QAJauEbmL5Iy2g6A