S2I1 GGB错觉:挤出一块小空间

在一些证明勾股定理的面积证明中,我们常用图形的平移来证明。这次将旋转与平移变换套用在这个错觉图形上。将四块有一组对角为直角的图形重新拼贴,就可产生内部多出一块的错觉。其实也可类比到生活中,原本紧密的排程,挤一下还是可挤出时间空间的。

学习指引
在开始作先前,鼓励大家思考,这个效果如何作拆解。这是重要的一步。学会拆解后。

首先,要意识到图形是被两个相互垂直的线分成四部分。其次,这四部分的变换是同时作平移与旋转。
P.S. 若对图形的移动与旋转还不熟悉,建议先参考学习以下视频。
https://www.bilibili.com/video/BV1X4411j7EJ

任务一:建立分割的四边形
【目的】这节主要建一个四边形,中间被两个垂直的直线分割为 4 部分。

【說明】先建四边形,其
s 。再利用中心点 O,来建立正方形的四个点 A,B,C,D 。
【操作】
s = 滑动条(0.5, 2 ,0.1)
O = (0,0)
#利用 A = O +(-s,-s) ,让 A 可随着 O 移动
A = O+(-
-s)B =O+(s,-s)
C= O + (s,s)
D = O + (-s,s)
【说明】建滑动条 theta 控制两个垂直线 lh, lv 的方向,再取得两个直线取与四边的交点。

# 取得直线与四边交点
theta = 滑动条(-0.5,0.5,0.1,1,100)
# 連接四塊四邊形:
任务二:让四边形边动边转
【目的】在两个绘图区显示移动与旋转前后的两个结果。

【说明】整个图形的移动有两个操作,一是移动,二是转动。首先在移动的部分,是将 O 点
(O,A)」 方向移动,而移动的大 是 s c(theta) 倍(这是最需要去思考的 分),也因为这个以 sec(t a) 的放大平移,才让新正方形的面积变大。接下 ,再用 rot e 来旋转平 后的四边形,此时的旋转中 是平 后的 点, 旋转角度 (p -theta 。才能使 后的边与 本底边平行。这个指令可以复合为一步【操作】
t = 滑动条(0,1,0.05,1,100)
tA = 旋转(平移(pA, t sec(theta)*向量(O,A)),t*(pi-theta),平移(O, t sec(theta)*向量(O,A)))
tB = 旋转(平移(pB, t sec(theta)*向量(O,B)),t*(pi-theta),平移(O, t sec(theta)*向量(O,B)))
tC = 旋转(平移(pC, t sec(theta)*向量(O,C)),t*(pi-theta),平移(O, t sec(theta)*向量(O,C)))
tB = 旋转(平移(pB, t sec(theta)*向量(O,B)),t*(pi-theta),平移(O, t sec(theta)*向量(O,B)))
思考与讨论
为何拼贴后中间会多一块,这大小与直线的倾斜角 theta 的关系为何?

即时挑战
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格式如下:
主题
姓名:朱安强-台湾
连结: https://www.geogebra.org/m/pwyhpypv
心得: 这个错觉是小时后在科博馆看到的作品。将四个方块换个方式拼贴竟然多了一小块,一开始也是花了些时间分析四个方块的移动方式,最后想到关键是 sec theta 时,又赞叹数学符号工具之美。这个操作上不难,最关键的还是分析问题的部分。
相关链接
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GGB连结
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