三维填充曲线交互构型与变换

三维填充曲线交互构型与变换
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2021-01-30 19:12
该范例展示如何在三维空间中用交互式几何构造“填充曲线/曲面”效果,并通过旋转、平移与镜像实现曲线形态的变化。核心数学概念包括曲线描绘、与切线/导数相关的变化趋势、以及几何变换(如比例/扩张、旋转与平移)对空间图形的影响。作图要点上,使用了 Line(直线)、Point(点)、Mirror(关于轴/点的镜像)、Sequence(数列/参数序列)、PolyLine(折线)、Midpoint(中点)、Segment(线段)、Ellipse(椭圆)、Circle(圆)、Vector(向量)、Sum(向量或坐标求和)、Take(取用元素)、Union(并集)、Translate(平移)、Rotate(旋转)、Surface(曲面)的组合来搭建三维结构;对象链如由系列曲线/参数点(如 C1 到 C21、a_1 与 b_1 等)与中间几何元素共同生成最终填充效果。适合高中至大学初阶的立体几何、解析几何与微积分前置可视化课程,用于课堂演示与探索性学习。

GeoGebra 命令及参数

  1. Line(B, yAxis) → ff
  2. Point(a) → C1
  3. Point(c_1) → C21
  4. Point(b_1) → C20
  5. Point(a_1) → C19
  6. Point(t) → C18
  7. Point(r) → C17
  8. Point(q) → C16
  9. Point(p) → C15
  10. Point(n) → C14
  11. Point(m) → C13
  12. Point(l) → C12
  13. Point(k) → C11
  14. Point(j) → C10
  15. Point(i) → C9
  16. Point(h_1) → C8
  17. Point(g) → C7
  18. Point(f) → C6
  19. Point(e) → C5
  20. Point(d) → C4
  21. Point(c) → C3
  22. Point(b) → C2
  23. Mirror(C2, ff) → D2
  24. Mirror(C3, ff) → D3
  25. Mirror(C4, ff) → D4
  26. Mirror(C5, ff) → D5
  27. Mirror(C6, ff) → D6
  28. Mirror(C7, ff) → D7
  29. Mirror(C8, ff) → D8
  30. Mirror(C9, ff) → D9
  31. Mirror(C10, ff) → D10
  32. Mirror(C11, ff) → D11
  33. Mirror(C12, ff) → D12
  34. Mirror(C13, ff) → D13
  35. Mirror(C14, ff) → D14
  36. Mirror(C15, ff) → D15
  37. Mirror(C16, ff) → D16
  38. Mirror(C17, ff) → D17
  39. Sequence(abs(x(Object["C" + (t)]) - x(B)), t, 1, 21) → rayon
  40. PolyLine(liste1) → s
  41. Sequence(Element[rayon, k]^(2) + Element[rayon, k + 1]^(2) + (Element[rayon, k] * Element[rayon, k + 1]), k, 1, 20) → volumes
  42. Sum(volumes) → volumenT
  43. Sequence(Sum[First[volumeB, k]], k, 1, 21) → volumeA
  44. Mirror(C18, ff) → D18
  45. Mirror(C19, ff) → D19
  46. Mirror(C20, ff) → D20
  47. Mirror(C21, ff) → D21
  48. Sequence(((20 * Element[volumeA, k]), k), k, 1, 21) → points
  49. Mirror(C1, ff) → D1
  50. PolyLine(liste2) → d_1
  51. Midpoint(C1, D1) → A
  52. Sequence(Segment[Element[points, k], Element[points, k + 1]], k, 1, 19) → liste3
  53. Segment(D1, (10, 0)) → e_1
  54. Sequence(Segment[(k, 0), (k, 20)], k, 0, 20) → traitverti
  55. Sequence(Segment[(0, k), (20, k)], k, 1, 20) → traith
  56. Sequence(Segment[Object["D" + (t)], (0, t - 1)], t, 1, 21) → liste4
  57. Ellipse(D1, C1, C) → f_1
  58. Midpoint(C21, D21) → D
  59. Ellipse(C21, D21, E) → g_1
  60. Sequence(Segment[Element[points, t], (0, t)], t, 1, 21) → liste5
  61. Segment((0, 0), Element[points, 1]) → i_1
  62. Take(liste5, 1, h - 1) → liste7
  63. Take(liste4, 1, h) → liste6
  64. Take(points, 1, h - 1) → haut1
  65. Take(liste1, 1, h) → rec1
  66. Take(liste2, 1, h) → rec2
  67. Union(rec1, rec2) → rec
  68. Sequence(Polygon[Element[liste1, i], Element[liste1, i + 1], Element[liste2, i + 1], Element[liste2, i]], i, 1, Length[liste7]) → liste8
  69. Ellipse(D1, C1, C) → k_1
  70. Ellipse(C21, D21, E) → p_1
  71. Segment(Element[liste1, h], Element[points, h - 1]) → haut
  72. Sequence(G + ((i * AxisStepX[]), 0), i, 0, 20) → liste9
  73. Sequence(G + (0, (i * AxisStepY[])), i, 0, 20) → liste10
  74. Vector(G, H) → u
  75. Vector(G, I) → v
  76. Sequence(Text["" + (i), Element[liste9, i + 1] - (0.2, 0.75)], i, 0, 20) → liste11
  77. Take(volumes, 1, h - 1) → volhaut
  78. Sum(volhaut) → Vol
  79. Take(liste3, 1, h - 2) → liste12
  80. Translate(s, Vector[C1, J]) → s'
  81. Translate(D1, Vector[C1, J]) → D1'
  82. Line(J, D1') → j_1
  83. Midpoint(D1', J) → K
  84. Rotate(s', 90°, j_1) → s''
  85. Line(K, zAxis) → l_1
  86. Surface(s'', (2 * π), l_1) → o
  87. Circle(K, Distance[K, J], l_1) → q_1
  88. Take(liste1, 1, h) → liste1b
  89. PolyLine(liste1b) → m_1
  90. Translate(m_1, Vector[C1, J]) → n_1
  91. Rotate(n_1, 90°, j_1) → r_1
  92. Surface(r_1, (2 * π), l_1) → w
  93. Translate(C21, Vector[C1, J]) → C21'
  94. Rotate(C21', 90°, j_1) → C21''
  95. Translate(D21, Vector[C1, J]) → D1'_{1}
  96. Rotate(D1'_{1}, 90°, j_1) → L
  97. Midpoint(C21'', L) → M
  98. Circle(M, Distance[M, L], l_1) → s_1
  99. Element(liste1, h) → l1
  100. Translate(l1, Vector[C1, J]) → l1'
  101. Rotate(l1', 90°, j_1) → l1''
  102. Mirror(l1'', l_1) → l1'''
  103. Midpoint(l1'', l1''') → N
  104. Circle(N, Distance[N, l1''], l_1) → t_1
  105. Circle(N, Distance[N, l1''], l_1) → c_2

AI 绘图提示语参考

绘制一个3D空间中的填充曲线,曲线通过点A、B、C等点,这些点通过镜像变换得到。首先创建一条与y轴平行的直线ff,然后在直线上创建点A、B、C等,接着对这些点进行镜像变换得到D1到D21,形成一个3D填充区域,最后计算该区域的体积。
以上提示语为根据原始绘图命令整理而来,仅供参考。