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圆柱展开：全新改版！

圆柱展开：全新改版！
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2020-12-04 23:19
立体几何变换参数方程几何作图滑块动画
① 本范例演示了将三维圆柱表面展开为二维平面图形的动态过程，并展示了展开前后几何元素（如点、线、弧、面）的对应关系。② 核心数学概念包括立体几何中的圆柱体、展开图、曲面与平面的映射，以及平面几何中的三角形、圆、多边形、角、向量等。③ 作图要点：从构造摘要可见，使用了Cylinder（圆柱）、Line（直线）、Intersect（交点）、Sphere（球）、Plane（平面）、Rotate（旋转）、Dilate（缩放）、Vector（向量）、Translate（平移）、Polygon（多边形）、Segment（线段）、CircleArc（圆弧）、Angle（角）、CurveCartesian（笛卡尔曲线）、Surface（曲面）、Midpoint（中点）、Mirror（镜像）等GeoGebra命令，并涉及大量对象如r、h、A、B、C等，通过参数控制展开过程。④ 适合高中或大学低年级的立体几何与解析几何教学，也可用于数学建模或几何可视化演示，帮助学生直观理解圆柱展开的几何变换。

GeoGebra 命令及参数

  1. Cylinder(A, C, r) → a, c, d, b
  2. Line(D, E) → f
  3. Intersect(f, d, 1) → F
  4. Sphere(F, r) → e
  5. Intersect(f, e) → G, H
  6. Plane(G, F, C) → g
  7. Rotate(C, If[0 < i ≤ 1, (i * π / 2), π / 2], D, g) → C'
  8. Rotate(d, If[0 < i ≤ 1, (i * π / 2), π / 2], D, g) → d'
  9. Rotate(dd, If[0 < i ≤ 1, (i * π / 2), π / 2], D, g) → dd'
  10. Dilate(C, If[1 < i ≤ 2, 2 - i, 0], I) → C'_1
  11. Dilate(C, If[1 < i ≤ 2, 2 - i, 0], J) → C'_2
  12. Vector(C, C'_1) → u
  13. Vector(C, C'_2) → v
  14. Translate(dd, u) → dd'_1
  15. Translate(dd, v) → dd'_2
  16. Translate(K, u) → K'
  17. Translate(K, v) → K'_1
  18. Rotate(K', If[1 < i ≤ 2, ((i - 1) * π), π], C'_1) → K''
  19. Rotate(K'_1, If[1 < i ≤ 2, ((-(i - 1)) * π), (-π)], C'_2) → L
  20. Translate(D, u) → D'
  21. Translate(D, v) → D'_1
  22. Polygon(D', D'_1, N, M) → poly1, d'_1, d'_2, n, m
  23. Segment(K'', Q) → j
  24. CircleArc(P, Q, M) → k
  25. Segment(L, S) → l
  26. CircleArc(R, N, S) → p
  27. CircleArc(C'_2, D'_1, L) → q
  28. CircleArc(C'_1, K'', D') → s
  29. Plane(T, A, B) → o
  30. Rotate(C', If[2 < i ≤ 3, ((i - 2) * π / 2), π / 2], E, g) → C''
  31. Rotate(poly1, If[2 < i ≤ 3, ((i - 2) * π / 2), π / 2], E, g) → poly1'
  32. Rotate(d', If[2 < i ≤ 3, ((i - 2) * π / 2), π / 2], E, g) → d'_3
  33. Rotate(dd', If[2 < i ≤ 3, ((i - 2) * π / 2), π / 2], E, g) → dd'_3
  34. Rotate(K'', If[2 < i ≤ 3, ((i - 2) * π / 2), π / 2], E, g) → K'''
  35. Rotate(Q, If[2 < i ≤ 3, ((i - 2) * π / 2), π / 2], E, g) → Q'
  36. Segment(K''', Q') → j'
  37. Rotate(L, If[2 < i ≤ 3, ((i - 2) * π / 2), π / 2], E, g) → L'
  38. Rotate(S, If[2 < i ≤ 3, ((i - 2) * π / 2), π / 2], E, g) → S'
  39. Segment(L', S') → l'
  40. Dilate(C'', If[3 < i ≤ 4, 4 - i, 0], U) → C'''
  41. Vector(C'', C''') → w
  42. Dilate(C'', If[3 < i ≤ 4, 4 - i, 0], V) → C'''_1
  43. Vector(C'', C'''_1) → t
  44. Translate(Z, w) → Z'
  45. Translate(Z, t) → Z'_1
  46. Translate(W, w) → W'
  47. Translate(W, t) → W'_1
  48. Rotate(W', If[3 < i ≤ 4, ((-(i - 3)) * π), (-π)], C''') → W''
  49. CircleArc(C''', Z', W'') → c_1
  50. Segment(Z, Z') → f_1
  51. Rotate(W'_1, If[3 < i ≤ 4, ((i - 3) * π), π], C'''_1) → A_1
  52. CircleArc(C'''_1, Z'_1, A_1) → d_1
  53. Segment(Z, Z'_1) → g_1
  54. Segment(R, N) → h_1
  55. Angle(N, R, S) → α
  56. CurveCartesian(x(C'_2) + (r * cos(t)), y(C'_2) + (r * sin(t)), z(C'_2), t, π / 2, π / 2 + α) → a_1
  57. Vector(A, C) → tt
  58. Surface(x(C'_2) + (r * cos(t)) - (u * x(tt)), y(C'_2) + (r * sin(t)) - (u * y(tt)), z(C'_2) - (u * z(tt)), u, 0, 1, t, π / 2, π / 2 + α) → b_1
  59. Surface((-x(C'_2)) - (r * cos(t)) - (u * x(tt)), y(C'_2) + (r * sin(t)) - (u * y(tt)), z(C'_2) - (u * z(tt)), u, 0, 1, t, π / 2, π / 2 + α) → e_1
  60. Midpoint(L', S') → B_1
  61. Midpoint(K''', Q') → C_1
  62. Line(B_1, C_1) → i_1
  63. Mirror(d_1, i_1) → k_1
  64. Mirror(c_1, i_1) → p_1
  65. Mirror(Z, i_1) → Z'_2
  66. Mirror(Z', i_1) → Z''
  67. Segment(Z'_2, Z'') → j_1
  68. Mirror(Z, i_1) → Z'_3
  69. Mirror(Z'_1, i_1) → D_1
  70. Segment(Z'_3, D_1) → l_1

AI 绘图提示语参考

画一个圆柱的展开示意：在空间中给定圆柱侧面与其轴相关的几何关系，选取圆柱底面圆上的关键点，并用若干平行于展开平面方向的直线与交点确定展开需要的对应点。再构造与这些点相关的圆弧、弧段和线段，形成展开后的多边形网格部分。随后对部分圆周点与由多边形边界组成的图形进行按不同角度的旋转与平移，使它们在同一平面中依次落位；最后用一条或多条圆弧把展开后的曲面边界衔接起来，并加入一个与另一平面切换相关的辅助平面视图，体现“展开前后对应”的几何变换。
以上提示语为根据原始绘图命令整理而来，仅供参考。