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S5R3 动点与函数图像:以将军饮马为例

2022-02-26 12:59 作者:学用数学  | 我要投稿

PA + PB 的最小值这是经典的将军饮马问题。但除了关心最小值外,当动点在动时,其 PA+PB 的值是如何变化的呢?我们将用 GGB 的 Locus 功能来绘制出其函数图像关系。


1.  学习指引

这节可视为基础课 S0G1 从将军饮马谈几何线段显示 的延伸问题。在这节主要用鼠标的操作来探究动点与边长和的变化。

在这节就将这位置与动点的关系以函数图像显示。建议先学习 S5R2 动点面积与函数图象 ,了解动点、面积与函数图像面积。这两节都是在用 Locus 来达到这函数图像的绘制。


你将学会

  1. 几何物件的建立:对称点、交点、描点

  2. 利用 Locus 来显示轨迹

  3. 利用复选框来切换显示

2.  线段段内的动点

问:如何让一个点限定在一个线段上移动?

答:最主要使用 [描点] 这指令,来限定点在特定区域移动。例如,代码区中的 P = 描点(PBar)。

A = (0,3)

B = (3,1)

PBar = 线段((-1,0),(5,0)) 

P = 描点(PBar)

sPA = 线段(P,A)

sPB = 线段(P,B)


3.  动点与函数图像的分析

问:如何探究动点位置对两线段和的影响?

答:分析两个变量间的关系,最方便的是使用函数图像。这时先从【选单】的【视图】开启【绘图区2】。


问:要如何在【绘图区2】 绘制函数图像?

答:首先,要分析清楚,所观察变量的 x 与 y 各是什么?这时 x 为 P 的x坐标、y 为 sum1=PA+PB 的和。 因此,在绘图区2,建立动点 F1=(x(P),sum1) 这时,就可将这两个变量关系转为一个点。


问:那如何让点的轨迹可以保留呢?

答:利用【轨迹】这指令。以 [ 轨迹(F1,P) ] 为例,要绘制的是 F1 的轨迹。但F1 的移动是由 P 点来决定的,所以第二个参数为 P。

sum1 = sPA + sPB

F1 = (x(P),sum1)

L1 = Locus(F1,P)   #轨迹:Locus

问:物件没有显示在正确的绘图区该如何?

答:关于物件的性质调整一般都可从【选单】去找。在【高级】的【位置】中有个调整显示区域的设定。


4.  显示最小值发生处


问:如何找到最小值发生的地方?

答:利用对 B 点作对称,在连线取得交点 P1。 同时可以将这点所对应的点 F1m = (x(P1), sP1A+sP1B)显示在函数图像上  。

B' = 对称(B,PBar) 

P1 = 交点(PBar,直线(A,B'))

SPlA= 线段(P1,A)

SP1B = 线段(P1,B)

SP1B' = 线段(P1,B')

F1m = (x(P1),sP1A+sP1B)


5.  用复选框切换显示

问:如何让最小值不要一次显示呢?

答:通过【复选框】来切换显示。复选框的机制是建立一个记录真或假的布尔值。将物件关联到复选框后,在每个物件的[高级]的[显示条件]中就会出现这个布尔值。


问:若一开始建立复选框时,没有加入要切换显示的物件,后续要如何加入?

答:先观察,复选框对应的布尔值变数名是什么?例如 a ,接着再将对应的复习的物件的条件显示加入这个布尔值 a。


6. 延伸练习

在完成上面的练习后,建议可自行尝试做完以上不同的最值问题。

相关资料

【GGB】ttps://www.geogebra.org/m/bvug3xgz

【延伸】https://www.geogebra.org/m/rhmu2juz

【Bili 】 https://www.bilibili.com/video/BV1d441147EE




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