平面上的刚体运动,包括旋转、平移和轴对称,以及它们的复合。下面,我就用网络画板演示一下,刚体运动的复合,蕴含的规律。
工具/原料
电脑
网络画板
基本内容
1、旋转,在网络画板里面有专门工具:选择A和O,点击旋转工具,在对话框里面输入36,旋转逆时镅氪瓷杵针、角度,确定之后,就得到A1。A1是A绕O逆时针旋转36°,得到的点。
2、平移,其实就是向量的加法:选择A,再选择向量OB(有向线段),点击平移工短铘辔嗟具,就可以实现平移。如图,A按照向量OB平移,得到A2。
3、反射,就是轴对称变换:选择点A和直线u,再点击轴对称变换工具,就得到A关于u的对称点A3。
旋转与平移的复合
1、刚体变换的复合是不可交换的。比如,先旋转再平移,跟先平移再旋转,效果不一样:A1按照向量OB平移,得到A4;A2绕O逆时针旋转36°,得到A5;A4和A5不重合。
2、实际上,A4绕A1逆时针旋转36°,恰好与A5重合;或者说,向量OB绕O逆时针旋转36°,作为A1的平移向量,得到A5点。
3、还可以这样理解:向量A1A5与OB夹角是36°;△AOA2绕O逆时针旋转36°,得到△A1OA5。
旋转与反射的复合
1、先旋转再反射:设A1关于直线u的对称点是A6;先反射再旋转:A3绕O逆时针旋转36°,得到A7。
2、可以证明,A6和A7,关于OA3对称。
3、也就是说,先旋转再反射,相当于先反射再反方向旋转:A3绕O顺时针旋转36°,与A6重合。
平移与反射的复合
1、设A2关于直线u的对称点是A8;A3按照向量OB平移,得到A9。A8和A9一般是不重合的,所以平移和反射,也是不能交换的。
2、通过观察,容易发现,A8和A9,到A3的长度相等。
3、而∠A8A3A9的平分线,始终与直线u平行。