平移——图形变换的优雅之美
看穿平移的代数本质:位移向量、不变量,以及构成平移群的完整逻辑
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平移——图形变换的优雅之美
看穿平移的代数本质:位移向量、不变量,以及构成平移群的完整逻辑
什么是平移
电梯把整箱乘客从一楼送到顶楼,窗户沿轨道横向推开——两个动作看着毫不相干,却藏着同一个几何规律。
每个士兵方向、步幅都相同,队形不变,只是整体挪了位置
平移的方向与距离
用方向和距离完整描述平移
对应点的定义
上一页我们学了平移有方向、有距离。想象三角形卡片向右滑了 3 格——每个点都「搬家」到了新位置。原来那个点和新位置上那个点,就是一对对应点。
合影时每个人站到新队形,「原来那个位置」和「新位置」就是一对对应点
对应点的识别
左蓝右橙是原三角形 ABC 与平移后的 A'B'C'。中间三条虚线箭头一一连接对应点。判别铁律:对应点连线平行且等长。
平移的性质总览
前面我们搞清了对应点、方向和距离。把它们串起来看,平移其实在「保证」三件事——这就是平移的核心性质框架。
每人前进距离相同→等距;前进方向相同→等向;队伍整体形状不变→全等
性质一:对应点连线平行
从平移的定义出发,四步推出"对应点连线必然平行"这个性质。
性质二:对应线段平行且相等
为什么平移后线段方向不变、长度不变?四步把原理拆给你看。
性质三:对应角相等
用前两条性质串成一条推理链,证明对应角在平移中相等。
平移性质的完整总结
从左往右读:起点平移→三条递进性质→核心结论'保形保距'。
平移作图的基本步骤
平移作图分四步走,每步建立在前一步之上,环环相扣画出准确图形。
几何画板中的平移操作
同一平移,两条路径:工具一条命令搞定,尺规得循环三遍——代码验证结果完全相同。
高亮行揭示本质:工具作图(L12)把平移当成「坐标+向量」的一次加法;尺规作图(L20-21)必须循环对每个点重复构造。两条路径数学等价,工具只是封装了尺规的多次重复。
已知平移向量作图
已知平移向量作图,本质就是把每个顶点沿箭头方向、等距挪到新位置,再连回图形。
平移作图自测
将△ABC沿某方向平移得到△A'B'C',关于对应点连线AA'、BB'、CC',下列说法正确的是?
平移知识结构图
- ✓方向+距离=一个平移:两要素缺一不可地确定变换本身
- ✓平移保形变位:形状与度量关系整体保留
- ✓一对对应点锁定平移:识别要靠'形状同+走向同'
- ✓三平行三相等构成平移的判别与验证系统
课后思考
先合上课本独立想,再看参考答案对照思路。
参考答案不成立。仅一组对应点连线相等不能推出平移,需所有对应点连线方向相同、长度相等才确定。
参考答案不会。平移只改变位置,不改变形状与方向。原曲线的切线方向与像上对应曲线一致。
参考答案等价。平移向量可相加,两次平移合成仍是平移,等于两向量之和。