丹德林定理的GeoGebra三维演示:圆锥截面与内切球

丹德林定理的GeoGebra三维演示:圆锥截面与内切球
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2014-06-02 18:00
该范例通过三维动态几何直观演示丹德林定理(Dandelin's theorem),展示圆锥被平面截切后所得圆锥曲线(椭圆、抛物线或双曲线)的焦点与准线性质。核心数学概念包括圆锥曲线、焦点、准线、内切球(丹德林球)、切平面与角平分面。作图要点:利用InfiniteCone构造无限圆锥,通过Plane定义截平面,使用Sphere创建与圆锥和截平面均相切的内切球,借助IntersectPath求截交线,并用AngularBisector、Center、Vector、Angle等命令构造辅助几何元素,最终通过Point、Ray、Line、Segment等对象标注焦点与切点关系。适合高中或大学解析几何、立体几何课程,用于理解圆锥曲线统一定义及几何证明。

GeoGebra 命令及参数

  1. InfiniteCone((0, 0, 0), zAxis, α) → a
  2. Axes(a) → d, e, f
  3. Rotate(f, (-α), yAxis) → f'_1
  4. Point(f'_1) → A
  5. Rotate(f, α, yAxis) → f'
  6. Point(f') → B
  7. Plane(A, B_1, B) → b
  8. IntersectPath(b, a) → c
  9. Axes(c) → i, j
  10. AngularBisector(f', i) → b2, b1
  11. Center(a) → O
  12. Vector(O, B) → vOB
  13. Angle(Vector[A, B], Vector[A, O]) → β
  14. Vector(O, A) → vOA
  15. Rotate(vOA, β / 2, A, k) → vOA'
  16. Angle(Vector[B, A], Vector[O, B]) → α1
  17. Rotate(vOB, α1 / 2, B, k) → vOB'
  18. Ray(B, B') → g
  19. Intersect(f, b1) → G
  20. OrthogonalLine(G, i, k) → h
  21. Intersect(i, h) → H
  22. Circle(G, H, k) → p
  23. Sphere(G, H) → l
  24. Ray(A, A') → m
  25. Intersect(f, b2) → L
  26. OrthogonalLine(L, i, k) → n
  27. Intersect(i, n) → M
  28. Circle(L, M, k) → s
  29. Point(c) → P
  30. Line(O, P) → a_1
  31. Segment(M, P) → b_1
  32. Segment(P, H) → e_1
  33. Sphere(L, M) → l'
  34. OrthogonalLine(L, f'_1, k) → q
  35. OrthogonalLine(G, f'_1, k) → r
  36. Intersect(f'_1, r) → C
  37. Intersect(q, f'_1) → D
  38. Circle(f, C) → t
  39. Circle(f, D) → c_1
  40. Line(O, P) → d_1
  41. Intersect(d_1, c_1) → E,
  42. Intersect(d_1, t) → F,
  43. Segment(P, F) → f_1
  44. Segment(E, P) → g_1
  45. Segment(O, E) → h_1

AI 绘图提示语参考

绘制一个三维圆锥,其顶点位于原点,轴线沿竖直方向。用一个倾斜平面切割圆锥,得到一条圆锥曲线(椭圆、抛物线或双曲线)。在圆锥内部放置两个与圆锥侧面和切割平面都相切的球(丹迪林球),两球与平面的切点即为曲线的焦点。过焦点作与曲线轴垂直的直线,与球和圆锥的接触圆相交,标记出准线。在曲线上取一点,连接该点与两焦点,并画出该点到准线的垂线,展示距离相等的关系。同时标出圆锥的轴、切割平面的法线以及相关角度。
以上提示语为根据原始绘图命令整理而来,仅供参考。