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如何在几何画板里构造三维坐标系

想使用几何画板制作三维图形的人,可能会使用几何画板内部自带立体作图工具,如立几平台、三维透视工具,但是如果想把绘制好的三维图形定义成自己的工具,或者想要更加简单的绘图操作,就需要自己构建一个三维坐标系。下面是我构建三维坐标系的经验。*注意:本经验步骤较多,有14步,为避免错误,操作需要严格按照步骤。大家最好先看一下最下面的注意事项
工具/原料

几何画板软件

方法/步骤
1

创建一个自由点A,向上平移1厘米(变换→平移,选择极坐标系,1厘米,90°)得到点A’,作射线AA’(长按工具栏中“线段直尺工具”图标,图标右侧又会出现三个图标,选择中间一个一端有箭头的图标,即“射线直尺工具”);

2

在射线上任取一点B,作圆AB(以A为圆心,B为圆周上的一点),隐藏点A',射线AA';

3

重复上面的步骤构造圆CD(C是自由点),在圆CD的圆周上任意取三点,命名为X、Y、Z。(依次选中三个点,按下Alt+?,在输入框中输入X),隐藏射线和点C';

4

依次选中点DCZ,点击变换→标记角度(此操作方法后面简称为“标记角”,这一步选中顺序很重要),双击点A标记为变换中心(此操作方法后面简称为“标记中心”);选中点B,点击变换→旋转→确定,得到点B';

5

作B'关于A的对称点:标记中心A,然后选中点B',点击变换→缩放→缩放比设为-1得到点B''

6

标记角DCY,将点B''以A为中心(已标记),DCY的度数为旋转角旋转到点E(默认的标签是点B''',为了方便区分,把该标签改为E,以下步骤中类似情况略去不提)

7

作直线AB',过E作AB'的垂线(选定直线AB'和点E,点击构造→直线),交直线AB'于F隐藏垂线(我的图片中忘记隐藏了,但是为了方便起见,建议隐藏)

8

(8-9步的思路其实是构造椭圆)在⊙AB的圆周上任取一点G,把点G向右平移1厘米(方向为0度)到G',标记角G'GA;度量F到B'的距离(选中F,B',点击度量→距离),选中距离度量值,点击变换→标记距离;选中点G,点击变换→平移,软件默认会按照刚才标记的值平移,直接点“确定”,得到点H

10

标记角DCX,标记变换中心A,把点B''绕A旋转角DCX的度数得到点J,对点J执行变换1(点击变换→变换1)得到J',作直线AJ'(顺序很重要,先选中A再选中J',该直线就是三维坐标系的X轴)把点J绕点A旋转90°得到点K,再次执行变换1得到点K',作直线AK'(顺序很重要,先选中A再选中K',该直线就是三维坐标系的Y轴)点J',K'分别是X、Y轴的单位点,可以着重标示,更换它们的标签为小写的x,y

11

把点B'绕点A旋转-90°(注意是负的)得到点L,再把点L绕点A旋转∠DCY的度数,得到点M过M作AB'的垂线交AB'于NN是Z轴的单位点,可以把标签换成小写的z

12

保留x,y轴,x,y,x轴的单位点,⊙CD,点A、B、C、D,X,Y,Z,隐藏其它所有对象;用直线连接A和z轴单位点,这条直线是Z轴(有顺序,先选中A,再选中z轴单位点)*注意,虽然这条直线理论上与AB'重合,但是这一步是必要的,在后面用坐标系作图的过程中会体现出来。

13

三维坐标系就完成了!你可以拖动点B改变坐标系的单位长度,拖动点X,Y,Z旋转坐标系,拖动点D改变旋转控制台大小。

14

下面是用坐标系绘图的方法:绘制空间点(a,b,c)标记中心A,选中x轴的单位点,点击变换→缩放,填写缩放比例为a,记缩放后的点为P;同样方法按比例b缩放y轴的单位点得到点Q,按比例c缩放z轴的单位点得到点R;按顺序选中点AP,点击“变换→标记向量”,按向量AP平移点R得到点S;同样方法,按照向量AQ平移点S到点T.点T就是所要求作的点。隐藏点P,Q,R,S

注意事项
1

想要构造的交点离另一个点很近,可以选定两个相交的对象,然后点击“构造→交点”

2

点X,Y,Z可以转动,如果在某一步操作有不方便,可以转动这三个点试试

3

有些步骤中顺序很重要!顺序会影响你的作图结果,如果顺序不对,用三维坐标系绘图也会出问题

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