三角恒等式的面积证明(二):动态图解

三角恒等式的面积证明(二):动态图解
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2020-06-01 19:24
本范例通过单位圆中的面积关系,动态演示一个三角恒等式的几何证明。它利用单位圆、三角函数线以及反射变换,将恒等式两侧的表达式分别对应为两个多边形面积,并通过拖动滑块或点来观察面积恒等关系。核心数学概念包括三角函数(正弦、余弦)、单位圆、面积、反射与旋转变换。作图要点:使用GeoGebra的Point、Circle、Polygon、Line、Intersect、OrthogonalLine、Distance、Segment、Dilate、Vector、Translate、Angle、Rotate等命令,构造单位圆、反射线、垂线、多边形及辅助线段,通过动态交互展示面积相等。适合高中或大学低年级学生用于理解三角恒等式的几何意义,也可作为数学教师制作动态课件的参考。

GeoGebra 命令及参数

  1. Point(Segment[(0, 0), (1, 0)]) → A
  2. Polygon(C, A, 4) → poly1, h, i, j, k, E, F
  3. Polygon(D, A, 4) → poly2, l, m, n, p, G, H
  4. Line(C, F) → q
  5. Intersect(q, n) → I
  6. Line(D, H) → r
  7. OrthogonalLine(F, r) → s
  8. Intersect(r, s) → J
  9. Distance(E, G) → b
  10. Line(C, F) → t
  11. Circle(C, 1) → c
  12. Intersect(c, t, 2) → K
  13. Intersect(c, r) → L, M
  14. Polygon(E, G, I, F) → q1, e, g_1, i_1, f_1
  15. Polygon(C, I, H, D) → q2, c_1, i_2, h_1, d
  16. Segment(C, F) → j_1
  17. Segment(F, E) → k_1
  18. Segment(E, G) → l_1
  19. Segment(G, H) → m_1
  20. Segment(C, D) → n_1
  21. Segment(A, E) → p_1
  22. Segment(A, C) → q_1
  23. Dilate(D, If[0 < a ≤ 1, 1 - a, 0], L) → D'
  24. Vector(D, D') → u
  25. Translate(H, u) → H'
  26. Polygon(D', C, I, H') → q3, d', c_2, i_3, h'
  27. Line(I, H') → b_1
  28. Line(C, L) → d_1
  29. OrthogonalLine(L, d_1) → e_1
  30. Intersect(b_1, e_1) → N
  31. Dilate(H', If[2 < a ≤ 3, 3 - a, 0], N) → H''
  32. Vector(H', H'') → v
  33. Translate(I, v) → I'
  34. Polygon(L, C, I', H'') → q4, l_2, c_3, i', h''
  35. Dilate(N, If[4 < a ≤ 5, 5 - a, 0], O) → N'
  36. Vector(N, N') → w
  37. Translate(L, w) → L'
  38. Translate(C, w) → C'
  39. Translate(I', w) → I''
  40. Translate(H'', w) → H'''
  41. Polygon(L', C', I'', H''') → q4', l', c', i'', h'''
  42. Point(r_1) → P
  43. Angle(I, N, P) → α
  44. Rotate(L', If[4 < a ≤ 5, ((a - 4) * α), α], H''') → L''
  45. Rotate(C', If[4 < a ≤ 5, ((a - 4) * α), α], H''') → C''
  46. Rotate(I'', If[4 < a ≤ 5, ((a - 4) * α), α], H''') → I'''
  47. Rotate(H''', If[4 < a ≤ 5, ((a - 4) * α), α], H''') → Q
  48. Polygon(L'', C'', I''', Q) → q4'', l'', c'', i''', q_2
  49. Line(C, F) → t_1
  50. Circle(G, 1) → s_1
  51. Line(F, E) → a_1
  52. Intersect(s_1, a_1) → R, S
  53. Dilate(E, If[6 < a ≤ 7, 7 - a, 0], S) → F'
  54. Vector(E, F') → u_1
  55. Translate(E, u_1) → E'
  56. Translate(F, u_1) → F'_1
  57. Polygon(I, F'_1, F', G) → q5, i_4, f'_1, f', g_2
  58. Distance(G, F') → o
  59. Line(I, F'_1) → f_2
  60. OrthogonalLine(S, f_2) → h_2
  61. Intersect(f_2, h_2) → T
  62. Dilate(F'_1, If[9 < a ≤ 10, 10 - a, 0], T) → U
  63. Vector(F'_1, U) → v_1
  64. Translate(A, v_1) → A'
  65. Translate(I, v_1) → I'_1
  66. Polygon(I'_1, U, S, G) → q6, i'_1, u_2, s_2, g_3
  67. Dilate(T, If[11 < a ≤ 12, 12 - a, 0], L'') → T'
  68. Vector(T, T') → w_1
  69. Translate(I'_1, w_1) → V
  70. Translate(U, w_1) → U'
  71. Translate(S, w_1) → S'
  72. Translate(G, w_1) → G'
  73. Polygon(V, U', S', G') → q6', v_2, u', s', g'
  74. Point(f_2) → W
  75. Point(p_2) → Z
  76. Angle(Z, T, W) → β
  77. Rotate(V, If[11 < a ≤ 12, ((-(a - 11)) * β), (-β)], U') → V'
  78. Rotate(U', If[11 < a ≤ 12, ((-(a - 11)) * β), (-β)], U') → U''
  79. Rotate(S', If[11 < a ≤ 12, ((-(a - 11)) * β), (-β)], U') → S''
  80. Rotate(G', If[11 < a ≤ 12, ((-(a - 11)) * β), (-β)], U') → G''
  81. Polygon(V', U'', S'', G'') → q6'', v', u'', s'', g''
  82. Line(I, F'_1) → j_2
  83. Line(G, F') → k_2
  84. Segment(A, G) → m_2
  85. Segment(G, H) → n_2
  86. Segment(C, D) → r_2
  87. Segment(D, H) → t_2
  88. Segment((0, 0), A) → a_2

AI 绘图提示语参考

在单位圆内,从圆心出发构造两条射线,分别与圆交于两点,并在这两条射线上各取一个点,形成两个正方形。通过反射和旋转,将这两个正方形分割成若干多边形区域,使它们面积相等,从而直观展示三角恒等式。图中包含辅助线、垂线、交点以及可拖动的滑块,用于动态调整角度和位置,观察面积关系的变化。
以上提示语为根据原始绘图命令整理而来,仅供参考。