介绍几何画板的轨迹功能。

 
  熟练掌握几何画板的轨迹功能。  
 
 

例13:已知两圆内切,求作一圆,使它与大圆内切、与小圆外切,并作出该圆的圆心轨迹。

[简要步骤]:

(1)作射线AM,在射线AM上取一点B,以点A为圆心,点B为圆周上一点作圆AB

(2)在线段AB上任选一点C,以点C为圆心,点B为圆周上一点作圆CB

(3)以点B为圆心,点C为圆周上一点作圆与射线AM相交于点D

(4)以点A为圆心,点D为圆周上一点作圆AD

(5)在圆AD上任取一点E,连结EAEC,线段EA与圆AB相交于点F

(6)作EC的中点G,过点G作线段EC的垂线,交线段EA于点H

(7)以点H为圆心,点F为圆周上一点作圆HF,选中圆HF,利用显示菜单中的“颜色”选项,将圆HF变为红色,如图4.1。
隐藏不需要的点、线、圆,圆HF就是所求作的圆。

(8)选择点H和点E,利用作图菜单中“轨迹”,得点H的轨迹。


图4.1

选择点E,作动画按钮,跟踪圆HF,你发现了什么?

例14:已知线段MN为定长,且端点MN分别为x轴、y轴上的自由点。在此基础上作出MN中点的轨迹。

[简要步骤]:

(1)作线段AB,建立坐标系,以原点C为圆心,以线段AB为半径,作圆C

(2)在圆C上任取一点E,选择点E,作动画按钮;

(3)过点E分别作x轴、y轴的垂线,垂足分别为MN

(4)连结MN,如图4.2。

单击动画按钮,可看到点MN分别在x轴、y轴上运动,且线段MN的长始终不变。

  
 图4.2                 图4.3

(5)作线段MN的中点P,选中点P和点E,利用作图菜单中“轨迹”,得点P的轨迹。

(6)选中线段MN,利用显示菜单中的“颜色”选项,将线段MN变为蓝色,选择显示菜单中“追踪线段”选项,单击动画按钮,可看到蓝色的“星型”图形,如图4.3。

例15:作椭圆。过椭圆外一点P作椭圆的切线。

1.利用椭圆的定义作椭圆。

[简要步骤]:

(1)作点AB,以及线段CD(定长);

(2)以点A为圆心,CD为半径作圆,并在圆A上任意取一点E

(3)连结AEBE,并作BE的垂直平分线FG,交BE于点F,交AE于点G

(4)同时选中点G和点E,作轨迹,如图4.4。

  
 图4.4                  图4.5

可以发现直线GF就是椭圆的切线,因此只要直线GF经过点P,也就是要找到圆上一点E的位置即可。

(5)在椭圆外任作一点P

(6)以点P为圆心,点B为圆上一点作圆,交圆A于点HI,连结BHBI

(7)过点PBHBI的垂线,这两条垂线就是过椭圆外一点P所作的椭圆的切线,如图4.5。

2.利用椭圆的参数方程作椭圆。

本例的作图原理就是先计算x = acos ty = bsin t(-π≤t ≤π),然后根据算得的xy的值作出点(xy),最后作出轨迹。

[简要步骤]:

(1)显示坐标轴,在xy轴上分别取点CD,测量并计算出点C的横坐标和点D的纵坐标,然后将标签分别改为ab

(2)以任意点E为圆心,点F为圆上一点作圆,在圆上任取一点G,测量角FEG的值,并将标签改为t

(3)将角度设置为弧度制,计算acos tbsin t的值,并依次选中,画出点H (acostbsin t);

(4)同时选中点H和点G,作轨迹,如图4.6。

  
  图4.6                 图4.7

3.利用椭圆的参数方程的几何意义作椭圆。

[简要步骤]:

(1)作水平线段AB,在线段AB上取一点C,以点A为圆心,分别以点BC为圆上一点作两个同心圆,在大圆上任取一点D,连结AD,交小圆于点E

(2)过点D作线段AB的垂线,并过点E作垂线的垂线,两线交于点F

(3)同时选中点D和点F,作轨迹,如图4.7。

例16:利用“图表”菜单中的“新建参数”、“新建函数”及“绘制新函数”功能,作出函数y=ax2+bx+c的图象。

[简要步骤]:

(1)在绘图窗口中,选择图表菜单中的“定义坐标系”,建立坐标系;

(2)选择图表菜单中的“新建参数”,将名称改为“a”;用同样方法新建参数bc

(3)选择图表菜单中的“绘制新函数”,在对话框中输入a*x2+b*x+c(其中输入abc时,只需单击新建的参数abc),然后按确定按钮,得函数fx)=a*x2+b*x+c的图象;

(4)选中参数a,作动画按钮,将标签改为运动参数a,并将动画范围改为-5到5(如图4.8);用同样的方法作动画按钮“运动参数b”和动画按钮“运动参数c”;

  
图4.8                  图4.9  

(5)选择标签/注释工具,作文本“y=”、文本“x2+”和文本“x+”;

(6)顺次选择文本“y=”、参数a、文本“x2+” 参数b、文本“x+”和参数c,选择编辑菜单中的“合并文本”,如图4.9。

单击“运动参数a”动画按钮,或“运动参数b”动画按钮,或“运动参数c”动画按钮,我们可以看到由于参数a,或参数b,或参数c改变而引起的函数图象的改变;也可以依次单击两个动画按钮,或三个动画按钮,看到由于两个或三个参数同时改变而引起的函数图象的改变。