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平移与旋转:Geometry 里带数值的两种刚性变换

平移和旋转属于刚性变换——图形形状大小都不变,只有位置与朝向变。两件工具的操作都比轴对称多一步数值输入,本页把它们讲透。

Translate by Vector(按向量平移)

操作流程:

  1. 选工具,点要平移的对象(比如一个多边形)
  2. 点向量的起点,再点终点——或者直接选一条已有的线段当向量

对象沿着向量方向移动了向量长度的距离。两种给向量的方式对应两种教学场景:

拖动向量的起点或终点,平移结果实时移动——向量决定位移,拖谁谁变。

Rotate around Point(绕点旋转)

操作流程:

  1. 选工具,点要旋转的对象
  2. 点旋转中心(可以是图形外的点、图形的顶点,甚至图形内部)
  3. 弹出角度输入框,填度数(正数逆时针,负数顺时针),确认

三步之后,对象绕中心转过了指定角度。旋转中心的选取是教学重点:同一个图形绕不同中心转同样的角度,落点完全不同——把三个候选中心点摆出来各转一次,旋转三要素(中心、方向、角度)里"中心"的地位一目了然。

配合实验:旋转对称图形

用 Regular Polygon 画正六边形(见「多边形工具」),以它的中心为旋转中心转 60°——新位置与原位置完全重合。依次试 30°、45°、60°:哪些角度能重合、哪些不能,旋转对称角的定义不用讲自己就懂。

图形平移的性质验证

课本上平移的性质是"对应点连线平行且相等"。动态验证流程:

  1. 画一个三角形,按向量平移得到像
  2. 连接一对对应点(原顶点 A 与像顶点 A′),再连另一对 B 与 B′
  3. 量两条连线的长度与方向(测量方法见「测长度」与「量角器进手机」)
  4. 拖动原图形——两条连线始终平行且等长

数值哪里来的准确性说明

旋转角度输入框支持任意度数(含小数与负数)。180° 旋转与点对称(Reflect about Point)效果一致——两件工具的关系可以让学生自己对比发现。

下一个变换:「轴对称与缩放」。