我头脑中的点线面

作者: Ryanta | 来源:发表于2021-08-07 10:37 被阅读0次

    在小学的时候,我们学习的几何和在初中时候,我们要学习的几何是不一样。因为最小学的时候我们学习的全都是一些物理测量的几何。比方说点就是在纸上点一个点,桌面也可以叫做面,一根树枝,一条铁路就可以叫做一条线。而到了初中就大不相同了。

    当然,首先还是说一说,我们在小学的时候了解了一些点线面之间的关系。

    点动成线

    点动成线是什么呢?实际上就是把一个零维的点通过某种图形的运动变成一条一维的线。那么点动成线,具体是怎么样一个过程呢?

    想让弄点动成线,需要用到的是平移这种图形运动。当我们想让某个东西平移的时候,需要确定的是:

    1.被平移的物体

    2.平移的方向

    3.平移的距离

    就三点缺一不可,就好比是平移这种运动的基本性质。那么我们如何用语言来描述让一个点形成一条线段呢?

    首先我们要确定一个点,将这个点向任意方向平移任意距离,(不能是无限)其运动轨迹就是一条线段。

    这样描述方法很明显是没有问题的,因为,当我们平移的时候,说准确了平移的物体,平移的方向和平移的距离,而且将一个点向任意方向平移任意距离后,其运动轨迹的确是一个长度有限的线段。

    那么,如何将一个点经过拉伸运动变成一条直线呢?

    首先我们要确定的是,直线是无限长的,其次是拉伸的基本性质。

    1.被拉伸的物体

    2.拉伸的系数

    3.拉伸的方向

    被拉伸的物体是一个点,拉伸系数是无限,拉伸方向是任意两个相对的方向。整合一下就是:将一个点向任意两个相对的方向拉伸无限远长,其运动轨迹是一条直线。

    那么我们如何使用平移运动来将一个点变成一条一维的射线呢?射线有一个奇点,另一边可以无限延伸。用文字语言就是:将一个点向任意方向平移无限远,其运动轨迹就是一条射线。

    线动成面

    先来说一些最简单的,长方形,正方形或者圆形是如何根据线段的图形运动而产生的呢?

    长方形:将一条线段向与它垂直的方向,平移正义距离,其运动轨迹就是一个长方形。

    正方形与长方形就大不相同,虽然正方形是长方形的一部分,可是正方形的四条边是相同长的。所以他的文字语言描述就变成了:将一条线段向与它垂直的方向平移此线段的长度,其运动轨迹就是一个正方形。

    当我们说要让一条线段在经过图形运动,变成一个圆形的时候,就不能再使用平移或者拉伸运动了。而是要采用新的运动方式:旋转。旋转的基本性质是:

    1.旋转方向(逆时针或者顺时针)

    2.旋转中心

    3.旋转度数

    4.被旋转的物体

    那么我们在用文字语言描述将一条线段旋转变成一个圆形的时候,这四个特点都需要加进去:将一条线段向任意方向(顺时针或逆时针都可以)以其中的一个基点为旋转中心,旋转360度,其运动轨迹是一个圆型。

    那么,如果我们让一个射线以它的奇点为旋转中心,旋转360度形成的是什么图形呢?形成的实际上就是一个平面。而且是一个无限大的平面,因为射线的有一端是可以无限延伸的。

    如果我们让一个直线以它上面的任意一点为旋转中心旋转360度,形成的图形是什么呢?仍然是一个平面。于射线在旋转360度之后形成的图形很像。

    面动成体

    还是说一些比较简单的,比方说长方体和正方体,是如何通过一个面的图形运动而产生的呢?

    长方体:将一个长方形向与它垂直的方向平移,任意距离,其运动轨迹是一个长方体。

    正方体在通过正方形形成的时候,仍然和长方体是有一定区别的,因为正方体的棱长都是一样长的,所以就应该这么描述:将一个正方形向与它垂直的方向平移,它边长的长度,其运动轨迹去一个正方体。如果我们不说延长它边长的长度,而说延长任意长度,那么形成的图形就是一个长方体。

    再说完了,点动成线,线动成面,面动成体之后,我们要稍稍联系一下,初中要学习的知识了。初中要学习的是欧式几何,其其本性只是点,没有大小,线没有粗细,面没有厚薄。那么这些点线面其实就是存在于我们思想之中的,而不是存在于现实世界中的,比方说我们在小学时学的一个点,也许就是在纸上画一个点,那么这个点肯定是有大小的。在现实世界中的任意一个点都是有大小的,没有大小的点,只存在于思考之中。

    那么这里就出现一个小问题,也是一个小小的坑,我们可以通过一个问题,把这个坑表现出来:请问将一条线向与它垂直的方向平移acm,这个长方形中包括了几条此线段?也许有人会说是无数条,可是线段是没有粗细的呀,无数条线段,就好比是0*无限,其结果不还是零吗?

    这里其实就是有些人对于平移的理解误差了。要知道平移可不是把很多线一个一个铺,最终变成一个长方形,而是将一个线段平移,它的运动轨迹是一个长方形,最重要的是运动轨迹,而不是在形成的图形中有几个这样的线段。

    一个没有大小的点,形成一个有长度的线,也是同理。

    当然到了初中几何中我们学习更多的会是一些推理证明的问题,比方说证明三角形全等的证明勾股定理啊之类的。这些证明和推理问题都是建立在欧式几何上的,所以我们对于点线面的理解,就一定要从小学的理解变成欧式几何中的没有大小,没有粗细,没有厚薄的点线面,以便我们初中将要学习的推理证明。

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