矩形倒水动态模型:线性方程与导数可视化

矩形倒水动态模型:线性方程与导数可视化
几何画板及绘图内容加载中,请稍等……
2016-07-08 11:56
该范例通过GeoGebra构建了一个动态的“矩形倒水”场景,演示了当矩形容器倾斜或旋转时,水面与容器边界的交点、水面高度以及容器内水量(面积)如何随参数变化。核心数学概念包括线性方程(表示水面直线)、导数(描述水面高度或面积的变化率)、有理数(用于精确表示交点坐标)以及阶跃函数(可能用于模拟水面触及不同边时的分段行为)。作图要点:使用Line、OrthogonalLine、Intersect等命令构造矩形边与水面直线,Polygon和Circle用于定义容器与辅助圆,RandomUniform生成随机矩形以展示多种情况,Point、Segment、Vector、Midpoint用于标记关键点与方向,最终通过滑块或动态参数控制倾斜角度,实时更新PouringRectangle等对象。适合高中或大学低年级学生,用于几何与代数结合的动态探究,也可作为微积分中变化率概念的直观教具。

GeoGebra 命令及参数

  1. Line(J, xAxis) → j
  2. OrthogonalLine(C, yAxis) → b
  3. OrthogonalLine(C, xAxis) → a
  4. OrthogonalLine(A, yAxis) → d
  5. Intersect(a, d) → D
  6. OrthogonalLine(A, xAxis) → c
  7. Intersect(b, c) → B
  8. Polygon(A, D, C, B) → tgtRectangle, tgt_w, d_1, c_1, tgt_h
  9. Circle(J, tgtPerim / 2) → k
  10. Intersect(k, j, 2) → K
  11. RandomUniform(x(J) + 1, x(K) - 1) → RandRect
  12. Intersect(xAxis, yAxis) → E
  13. Point(Circle[E, tgt_w]) → F
  14. Segment(E, F) → e
  15. Point(Circle[F, tgt_h]) → G
  16. Segment(F, G) → f
  17. Point(Circle[G, c_1]) → H
  18. Segment(G, H) → g
  19. Point(Circle[H, d_1]) → I
  20. Segment(H, I) → h
  21. Segment(J, K) → l
  22. Point(l) → L
  23. Circle(L, K) → p
  24. OrthogonalLine(L, l) → m
  25. Intersect(p, m, 2) → M
  26. OrthogonalLine(M, yAxis) → n
  27. OrthogonalLine(J, l) → q
  28. Intersect(n, q) → N
  29. Polygon(J, L, M, N) → PouringRectangle, j_1, l_1, m_1, n_1
  30. Circle(D, newAreaHeight) → r
  31. Intersect(r, a) → P, Q
  32. OrthogonalLine(Q, a) → s
  33. Intersect(c, s) → R
  34. Segment(R, Q) → t_1
  35. Polygon(A, D, Q, R) → pouredAreaRectangle, a_2, d_2, q_1, r_1
  36. Vector(D, Q) → u
  37. Vector(J, N) → v
  38. Line(waterS, m_1) → f_1
  39. Intersect(f_1, l_1) → T
  40. Line(waterT, tgt_w) → g_1
  41. Intersect(g_1, r_1) → O
  42. Polygon(A, D, waterT, O) → poly1, a_1, d_3, watert, o
  43. Polygon(J, L, T, waterS) → poly2, j_2, l_2, t_2, waters
  44. Midpoint(l) → S

AI 绘图提示语参考

绘制一个矩形容器,通过倾斜容器展示水位线的变化。首先画出矩形的四条边,然后通过交点确定水位线,接着画出水位线与容器边界的交点,形成水的区域。使用随机数生成一个矩形,表示不同角度下的水位变化,最后通过动态调整展示水位线和水区域的变化。
以上提示语为根据原始绘图命令整理而来,仅供参考。