三角形能否密铺?——中点旋转法探索

三角形能否密铺?——中点旋转法探索
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2014-04-09 18:37
① 本范例通过动画演示任意三角形能否利用中点旋转规则(17种壁纸群之一)实现平面密铺,直观展示三角形拼接覆盖平面的过程。② 核心数学概念包括平面密铺(tessellation)、旋转对称、中点旋转、壁纸群以及三角形内角和为180°的性质。③ 作图要点:使用GeoGebra的Polygon命令构造三角形poly1,通过Midpoint命令取各边中点,再利用Rotate命令以中点为中心按指定角度旋转三角形,生成多个旋转副本(如A'、B'、C'等),并重复操作形成密铺图案;涉及对象包括点A、B、C,边a、b、c,以及多级旋转后的三角形。④ 适合中学几何或数学拓展课程,帮助学生理解密铺条件与变换几何,也可用于探索性学习或教师课堂演示。

GeoGebra 命令及参数

  1. Polygon(A, B, C) → poly1, c, a, b
  2. Midpoint(B, C) → D
  3. Midpoint(C, A) → E
  4. Midpoint(A, B) → F
  5. Rotate(A, rot, F) → A'
  6. Rotate(B, rot, F) → B'
  7. Rotate(C, rot, F) → C'
  8. Polygon(A', B', C') → poly1', c', a', b'
  9. Rotate(A, rot, D) → A'_1
  10. Rotate(B, rot, D) → B'_1
  11. Rotate(C, rot, D) → C'_1
  12. Polygon(A'_1, B'_1, C'_1) → poly1'_1, c'_1, a'_1, b'_1
  13. Rotate(A, rot, E) → A'_2
  14. Rotate(B, rot, E) → B'_2
  15. Rotate(C, rot, E) → C'_2
  16. Polygon(A'_2, B'_2, C'_2) → poly1'_2, c'_2, a'_2, b'_2
  17. Rotate(A, 180*°, F) → A'_3
  18. Rotate(B, 180*°, F) → B'_3
  19. Rotate(C, 180*°, F) → C'_3
  20. Polygon(A'_3, B'_3, C'_3) → poly1'_3, c'_3, a'_3, b'_3
  21. Rotate(A, 180*°, D) → A'_4
  22. Rotate(B, 180*°, D) → B'_4
  23. Rotate(C, 180*°, D) → C'_4
  24. Polygon(A'_4, B'_4, C'_4) → poly1'_4, c'_4, a'_4, b'_4
  25. Rotate(A, 180*°, E) → A'_5
  26. Rotate(B, 180*°, E) → B'_5
  27. Rotate(C, 180*°, E) → C'_5
  28. Polygon(A'_5, B'_5, C'_5) → poly1'_5, c'_5, a'_5, b'_5
  29. Midpoint(C'_3, B) → G
  30. Midpoint(B, A'_4) → H
  31. Midpoint(A'_4, C) → I
  32. Midpoint(C, B'_5) → J
  33. Midpoint(B'_5, A) → K
  34. Midpoint(C'_3, A) → L
  35. Rotate(A'_3, rot, G) → M
  36. Rotate(B'_3, rot, G) → N
  37. Rotate(C'_3, rot, G) → O
  38. Polygon(M, N, O) → poly2, o, m, n
  39. Rotate(A'_3, rot, L) → P
  40. Rotate(B'_3, rot, L) → Q
  41. Rotate(C'_3, rot, L) → R
  42. Polygon(P, Q, R) → poly3, r, p, q
  43. Rotate(A'_4, rot, H) → S
  44. Rotate(B'_4, rot, H) → T
  45. Rotate(C'_4, rot, H) → U
  46. Polygon(S, T, U) → poly4, u, s, t
  47. Rotate(A'_4, rot, I) → V
  48. Rotate(B'_4, rot, I) → W
  49. Rotate(C'_4, rot, I) → Z
  50. Polygon(V, W, Z) → poly5, z, v, w
  51. Rotate(A'_5, rot, K) → A_1
  52. Rotate(B'_5, rot, K) → B_1
  53. Rotate(C'_5, rot, K) → C_1
  54. Polygon(A_1, B_1, C_1) → poly6, c_1, a_1, b_1
  55. Rotate(A'_5, rot, J) → D_1
  56. Rotate(B'_5, rot, J) → E_1
  57. Rotate(C'_5, rot, J) → F_1
  58. Polygon(D_1, E_1, F_1) → poly7, f_1, d_1, e_1
  59. Angle(C, A, B) → α
  60. Angle(A, B, C) → β
  61. Angle(B, C, A) → γ
  62. Midpoint(a'_3) → G_1
  63. Midpoint(b'_3) → H_1
  64. Midpoint(b'_4) → I_1
  65. Midpoint(c'_4) → J_1
  66. Midpoint(c'_5) → K_1
  67. Midpoint(a'_5) → L_1
  68. Rotate(A'_3, 180*°, H_1) → M_1
  69. Rotate(B'_3, 180*°, H_1) → N_1
  70. Rotate(C'_3, 180*°, H_1) → O_1
  71. Polygon(M_1, N_1, O_1) → poly8, o_1, m_1, n_1
  72. Rotate(A'_4, 180*°, I_1) → P_1
  73. Rotate(B'_4, 180*°, I_1) → Q_1
  74. Rotate(C'_4, 180*°, I_1) → R_1
  75. Polygon(P_1, Q_1, R_1) → poly9, r_1, p_1, q_1
  76. Rotate(A'_4, 180*°, J_1) → S_1
  77. Rotate(B'_4, 180*°, J_1) → T_1
  78. Rotate(C'_4, 180*°, J_1) → U_1
  79. Polygon(S_1, T_1, U_1) → poly10, u_1, s_1, t_1
  80. Rotate(A'_5, 180*°, K_1) → V_1
  81. Rotate(B'_5, 180*°, K_1) → W_1
  82. Rotate(C'_5, 180*°, K_1) → Z_1
  83. Polygon(V_1, W_1, Z_1) → poly11, z_1, v_1, w_1
  84. Rotate(A'_5, 180*°, L_1) → A_2
  85. Rotate(B'_5, 180*°, L_1) → B_2
  86. Rotate(C'_5, 180*°, L_1) → C_2
  87. Polygon(A_2, B_2, C_2) → poly12, c_2, a_2, b_2
  88. Rotate(A'_3, 180*°, G_1) → D_2
  89. Rotate(B'_3, 180*°, G_1) → E_2
  90. Rotate(C'_3, 180*°, G_1) → F_2
  91. Polygon(D_2, E_2, F_2) → poly13, f_2, d_2, e_2
  92. Midpoint(t_1) → G_2
  93. Midpoint(r_1) → H_2
  94. Rotate(P_1, 180*°, H_2) → I_2
  95. Rotate(Q_1, 180*°, H_2) → J_2
  96. Rotate(R_1, 180*°, H_2) → K_2
  97. Polygon(I_2, J_2, K_2) → poly9', k_2, i_2, j_2
  98. Rotate(S_1, 180*°, G_2) → L_2
  99. Rotate(T_1, 180*°, G_2) → M_2
  100. Rotate(U_1, 180*°, G_2) → N_2
  101. Polygon(L_2, M_2, N_2) → poly10', n_2, l_2, m_2
  102. Midpoint(a) → O_2
  103. Midpoint(m_1) → P_2
  104. Midpoint(c) → Q_2
  105. Angle(I_1, B, H_2) → δ
  106. Angle(H_1, B, Q_2) → ε
  107. Angle(H_2, B, P_2) → ζ
  108. Angle(P_2, B, H_1) → η
  109. Angle(O_2, B, I_1) → θ

AI 绘图提示语参考

画一个三角形,然后找到每条边的中点,并将三角形围绕这些中点进行旋转,展示旋转后的三角形如何紧密排列覆盖整个平面,形成无缝的镶嵌图案。通过多次旋转和重复排列,展示三角形的旋转对称性和镶嵌条件,强调数学中的旋转对称、镶嵌和 wallpaper groups 的概念。
以上提示语为根据原始绘图命令整理而来,仅供参考。