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以下是针对该几何图形的分析与建模过程,满足 GeoGebra 重建的需求:
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### 一、坐标系建立规则执行
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#### 1. 原点设定
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图形存在明显的顶点 **A**(四边形 \(ABCD\) 的最左下角顶点),因此选择 **A 点** 作为原点,记为 \(O_A = (0, 0)\)。
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#### 2. 坐标轴定向
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图形中存在明显的水平线段 \(AB\)(底边),根据“优先选择水平线段为 x 轴正方向”的规则,确定:
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- \(x\) 轴:沿 \(AB\) 方向(正方向为从 \(A\) 指向 \(B\),即水平向右)。
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- \(y\) 轴:垂直于 \(x\) 轴,正方向为从 \(A\) 指向 \(D\)(即垂直向上,基于矩形垂直边的方向)。
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### 二、几何元素列举与关系描述
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#### 1. 元素列举(由简单到复杂)
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- **点**(共 5 个)
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1. 点 \(A\):坐标 \((0, 0)\)(原点),是四边形 \(ABCD\) 的左下角顶点。
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2. 点 \(B\):在 \(AB\) 线段上,坐标为 \((b, 0)\)(\(b\) 为 \(AB\) 线段长度),是四边形 \(ABCD\) 的右下角顶点。
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3. 点 \(O\):在 \(AB\) 线段上(观察图形,\(O\) 为 \(AB\) 中点,故坐标为 \((\frac{b}{2}, 0)\)),位于矩形底边中间位置。
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4. 点 \(D\):在 \(AD\) 线段上,坐标为 \((0, h)\)(\(h\) 为矩形高度),是四边形 \(ABCD\) 的左上角顶点。
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5. 点 \(C\):在 \(BC\) 线段上,坐标为 \((b, h)\),是四边形 \(ABCD\) 的右上角顶点。
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- **线段**(共 6 条)
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1. 线段 \(AB\):连接 \(A(0,0)\) 与 \(B(b,0)\),为水平线段(属于 \(x\) 轴的一部分),是矩形底边。
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2. 线段 \(AD\):连接 \(A(0,0)\) 与 \(D(0,h)\),为垂直线段(属于 \(y\) 轴的一部分),是矩形左侧边。
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3. 线段 \(BC\):连接 \(B(b,0)\) 与 \(C(b,h)\),为垂直线段,与 \(AD\) 平行,是矩形右侧边。
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4. 线段 \(DC\):连接 \(D(0,h)\) 与 \(C(b,h)\),为水平线段,与 \(AB\) 平行,是矩形顶边。
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5. 线段 \(DO\):连接 \(D(0,h)\) 与 \(O(\frac{b}{2},0)\),为斜线段,是三角形 \(DOC\) 的一边。
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6. 线段 \(CO\):连接 \(C(b,h)\) 与 \(O(\frac{b}{2},0)\),为斜线段,与 \(DO\) 平行吗?不,与 \(DO\) 关于 \(O\) 点对称(若 \(O\) 为中点),是三角形 \(DOC\) 的另一边。
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- **三角形**(共 1 个)
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1. 三角形 \(DOC\):由线段 \(DO\)、\(CO\)、\(DC\) 围成(顶点为 \(D\)、\(O\)、\(C\)),是矩形内部的等腰三角形(若 \(DO = CO\),则等腰)。
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- **四边形**(共 1 个)
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1. 四边形 \(ABCD\):由线段 \(AB\)、\(BC\)、\(CD\)、\(DA\) 围成,是矩形(四个角为直角,对边平行且相等)。
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#### 2. 要素关系详细描述
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- **点与点的关系**:
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- 点 \(O\) 在线段 \(AB\) 上(\(O\) 是 \(AB\) 的中点,处于 \(A\) 和 \(B\) 之间)。
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- 点 \(D\) 在线段 \(AD\) 上(\(D\) 是 \(AD\) 的端点之一)。
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- 点 \(C\) 在线段 \(BC\) 上(\(C\) 是 \(BC\) 的端点之一)。
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- **线与线的关系**:
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- 线段 \(AB\) 平行于线段 \(DC\)(均为水平线段,方向相同)。
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- 线段 \(AD\) 平行于线段 \(BC\)(均为垂直线段,方向相同)。
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- 线段 \(DO\) 与线段 \(CO\) 相交于点 \(O\)(两斜线段在 \(O\) 点交会)。
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- **面图形(三角形、四边形)的关系**:
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- 三角形 \(DOC\) 完全包含于四边形 \(ABCD\) 内部,其顶点 \(D\)、\(C\) 分别与四边形 \(ABCD\) 的顶点 \(D\)、\(C\) 重合,顶点 \(O\) 在四边形底边 \(AB\) 上。
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- 四边形 \(ABCD\) 是矩形,因此具有四个直角(点 \(A\)、\(B\)、\(C\)、\(D\) 处的角均为 \(90^\circ\)),满足对边平行且相等的矩形几何性质。
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#### 3. 要素位置关系详细描述
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- 点的位置关系:
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- 点 \(D\) 在点 \(A\) 的正上方(\(A(0,0)\) 与 \(D(0,h)\) 相比,\(y\) 坐标更大,\(x\) 坐标相同)。
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- 点 \(C\) 在点 \(B\) 的正上方(\(B(b,0)\) 与 \(C(b,h)\) 相比,\(y\) 坐标更大,\(x\) 坐标相同)。
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- 点 \(O\) 在点 \(A\) 与点 \(B\) 的中间(\(O(\frac{b}{2},0)\) 位于 \(A(0,0)\) 和 \(B(b,0)\) 水平中点处)。
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- 线段与点的位置关系:
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- 线段 \(DO\) 从点 \(D\)(左上角)延伸至点 \(O\)(底边中点),呈斜向下的直线,与 \(x\) 轴、\(y\) 轴均形成锐角。
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- 线段 \(CO\) 从点 \(C\)(右上角)延伸至点 \(O\)(底边中点),呈斜向下的直线,与 \(DO\) 对称(若 \(O\) 为中点,则 \(DO = CO\))。
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通过以上分析,可精准建立该几何图形的 GeoGebra 数学模型,核心要素(点、线、面)及空间关系已完整提取,满足重建需求。 |