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RC part 0写在最前面的是为了说明RC为何物。RC就是rusty compass,也就是生锈圆规的作图问题。用一把生锈的、只能作单位圆的圆规,我们可以完成很多似乎不可能的任务。SKL上课讲过,“没有规矩,不成方圆”,我想:这句话应该改一改了。 由于这个是PART-0,所以我们不急着进入锈规作图领域。先看一看传统的直尺圆规作图。
下面看看我们用圆规直尺可以完成哪些作图,其中证明都可以很简单的给出。
好了,这就是几个最基本的尺规作图,利用这些,我们能够作出√(2-√2)甚至是√(2-(2-√2)),等等。现在让我们来看三个著名的几何作图问题,尺规作图。 (1)立方倍积:给定一个立方体,要求用直尺圆规构作一个新的立方体,使其体积为原来立方体的两倍。 (2)三等分角:给定一个任意角,要求用直尺圆规将其三等分。 (3)化圆为方:给定一个圆,要求用圆规直尺构作一个正方形,使其面积等于给定圆的面积。 如果你NB地可以给出任何一个上述问题的解答,并且详细论证作图的正确。你可以写信给国际数学家大会,大会将颁给你前所未有的奖金和荣誉,希望你能够成功! === 好了,以上就是冗长无比的part 0,先来一个part 0.1吧,因为说实话,RC作图到现在我还有很多不明白的地方,所以先挑会的讲。最后,我相信我们可以推翻“没有规矩,不成方圆”,彻底推倒SKL! 平面上有两点A B,且|AB|<2,试只用RC,找出一个点C,使得A B C能构成一个正三角形(regular △ABC)。留白大家打草稿。要注意到的是A B之间连线并没有给出,我们只有“规”没有“矩”。
给出解答,作如图的五个圆,我们就可以找到C点,并且证明△ABC是正△。有兴趣可以自己作图试一下 因为|AB|<2,所以这样的图形完全存在。又由于图象的高度对称性(counterclockwise order?!有英语高手吗?),显然有|CA|=|CB|。且图中粗线所对圆周角为圆心角的一半,由作图可以得到这个角为30度,所以∠ACB=2*30度=60度。验证了△ABC是正△。 所以说。。。如果|AB|>2呢?! to be continued 噜里噜素今天太激情了,LJ在英语课讲评试卷。也不知道她哪搞到的阅读题,什么超新星的题目完全是凭借自己小时候看的科普读物来做的,很庆幸全部都给做对了。那本书叫什么来着,《科技与交通》?!忘了忘了。。。 然后讲了一道选择题,让人填all what的。这个题我做错了,但是看到这个选项让我想到一个小学造句:”我拿了一个水果,然后把它吃掉了。”(“果然”)挺脑残的。然后又想到小学五年级发的复习卷,满满一张都是看拼音写汉字。貌似现在小学都不太注重拼音了,怕小朋友和英语搞起来,这个蛮好。还有小学时候上阅览课,一节课,自己找一本书。下课的时候要交读书笔记,要摘录好词、好句,还要写自己的感想。记得有一个姓宋的同学,好像是他。他是学踩独轮车的,放学看他总在那练。这个宋同学还有他以外的很多同学,都是五分钟就可以把读书笔记写完,然后就开始东拉西扯,反正就是不认真上课。这和我认真完成老师布置下去的任务,形成鲜明反差。我利用阅览课时间读了《杨家将传》,这本书挺有意思的。后来我还特地买了本这个书仔细研读,可见我认真细致的态度。但是现在好像已经找不到了,没准以后忘记它的时候它就会跑出来的。我曾拜读过宋同学的读书笔记,他摘录的好句有“那年,他才十四岁。”(某篇介绍高尔基的),让我印象很深刻。 正当我回味的时候,LJ发出了一个很性感、很撩人的声音。以前一直把LJ当一个大妈,没事就在家揭绒线、要么就去小菜场买菜的。我发现我错了。LJ其实还是很青春的、很活力的。这个和我们学校众多众多的男老师形成鲜明对比。CHJ,SZM除外。 于是,打起精神认真听课。后面一节是政治课,我趴那写英语订正。当然LJ还没有布置,我想我提前完成任务应该能得到她的表扬与赞美。但是GYT这个女人不同意了,她点名让我回答问题。我支支吾吾终于回答上来。我想:你比得上LJ么?你有她那么性感、那么撩人吗?你这个中年大妈,挥舞着你的首饰研究你的哲学吧! 事实告诉我:人不能踏进同一条河两次,但是同样的错误却是可以犯两次。 GYT用实际行动和语言告诉我们,她也是很风骚的。没有男人能够掌握她,因为他们都不知道她晚上在做着怎么样的工作。她说的一番话让思想淫荡的我们浮想联翩,当时全班男生都在因为她而神魂颠倒、欲火中烧。而GYT也觉得她的魅力被大家认可,因而露出了满意的笑容。 后来她还给我们普及知识,告诉我们其实很多收入都是合法的,只是税收法度的不健全。可见九年之义务教育和我国各项政策的制定,任重而道远。 激情的其实还没完。兜在乌鲁木齐路上面,听着MP3放的是前面推荐过的owl city(space bgm更新过了),突然窜来一声轰鸣的引擎声音。我咒骂着哪个小瘪三又装B地把自己助动车消音器拆掉了,转过头去。 保时捷! 是那辆叫什么C的,正当我想发出一声所有人都觉得应该发出的惊讶的“哇!”的时候。 我发现C后面还跟了一辆。 法拉利!! 哇!法拉利上面灰有点多,看来是车库放久了。我幻想着后面会出现一辆兰博基尼或者米莎拉帝的时候,结果后面是一辆很普通、很平凡的 奥迪TT。 切~TT其实也没什么嘛,不过如此的。 所以说,看到一辆超级跑车这个其实完全没有必要在日志里写出来,但是看到三辆首尾相连好像是要去参加车展的,就有必要宣传一下了。 乌鲁木齐路,淮海路不到一点点。谁在那再看到三连跑车,可以过来和我联系、交流。 今天没看准时间,所以迟到了。今天是4月25日。我已经很久没有迟到过了。 mission impossible ?!“没有规矩 不成方圆” 我想说 SKL 你这句话 不对了。 practice很熟悉的一个图,应用题,看上去好像要用到求导数、法线这种听上去就拗口的量,其实用很简单的物理原理就可以解释。 首先,F点必定在PQ所在的线段上,也可以认为F是在PQ这条光路上。这里可以这么证明。 由F发出的光线,经过抛物线的一次反射,达到A点。当然这里F是抛物线的交点。则这个反射点Q与A的连线应该与直线l平行。 我们可以用费马的光程最短原理来解释。如果反射点在Q以外的一个位置,记为Q',这个Q'我忘记在图中标出来了。由抛物线的定义,我们得到|FQ|+|QA|<|FQ'|+|Q'A|。和光程最短矛盾。因此“由抛物线焦点发出的光线,经过抛物线的一次反射,必定形成平行光路”,这个似乎也是凸透镜、凹透镜的一般呈像规律。 再用一次光路可逆原理,就得到了这个结论的“逆定理”:题目中平行于对称轴的光线经过反射,经过F点。并且同种均匀介质中光沿直线传播(这其实可以理解成费马原理的推论),P F Q在一直线上。 有了这个之后的数学处理就很简单了。 令PQ x=ky+1/4 其中k可以取任何实数 联立x=y^2 y^2-ky-1/4=0 令P(x1,y1) Q(x2,y2) 由抛物线 |PQ|=x1+x2+1/4+1/4=k(y1+y2)+1/2+1/2 韦达定理 |PQ|=k^2+1 当且仅当k=0时最小,此时a=1/2 (偷偷地再告诉你一句,算到y^2-ky-1/4=0要计算△>0,P Q存在的充要条件。一般人我不告诉他,会给KLX扣分的。) 所以说, K总, 你是选化学上来的吧?! quiz试证明圆柱体被一个平面所截,截得的图形是一个椭圆。平面并不与圆柱底面平行。 (其实这个完全是因为我用不来几何画板造成的。3dmax也完全不会,废了废了) 评论好的会在解答里面贴出来的。 MD这几何画板真呆。 what a crazy gamedig from digg.com
太疯狂了,这个吓人的东西我只乘过一次,乘的时候还怕得要死。但是我小时候最喜欢看别人乘这个时候那个害怕的表情了。。。 Electronica / Pop 具体的百度就可以了,挺好听的。 what i've done写在最前面的是我终于把这么些数学的东西画好了,用几何画板画图的确是一件吃力不讨好的事情,用到现在还是用不来。期待mathematica。 === 一个简单的问题,在给出的单位圆中作出它的内接正十边形。 很容易知道内十边形的任意一条边所对的圆心角是36度。 这样我们就有了36度为顶角的等腰三角形。
其中一个与△OAB相似。 这样就给出了正十边形的作图方法。利用作弦的垂直平分线,我们甚至可以得到正二十边形、正四十边形…… === 由正n边形,我们可以画出正2n边形。由最简单的正六边形,我们得到十二、二十四……,由正四边形,我们得到八、十六。 下面是一个结论,如果用Sn表示内接于单位圆的正n边形边长,则正2n边形的边长为 图中DE长为Sn,DB长则为S2n,尽管我作的这个图极其不标准,但对求解没有影响。 AB=2;DC=Sn/2;△ADB是Rt△,DB=S2n 利用△ADB面积的不同表达(BD*AD/2;AB*CD/2),就有了 把S2n看成未知数x,解方程,并且注意x<2,就可以得到之前的结论。 它有n-1个平方根号。我们可以拿来做什么呢? 知道圆中正2^n边形周长是(2^n)*S[2^n]。那么当n趋近无穷大时呢?图形趋近于一个单位圆,这是显然的,根据定义这个周长应该等于2pi。因此用m代替n-1以削去一个因子2,我们就得到pi的极限公式。 用网上下载的vb编一段东西,算出来m=14时拥有很高的精度,再上去就因为vb运算上的局限变得不准了。我也没什么心思去搞vb上的高精度运算,vb本来就不是拿来编写这种无聊的东西的。放出一个图。由于是绿色版的关系,竟然不能生成对应的exe,自己看看就可以了。高精度运算mathematica应该可以,哦?! 对照的pi是windows自带计算器上的。给一个参考。 === 今天玩了回家,脚已经酸得不行,耳机里放的是LP的what i’ve done-live,人几乎是失去意识了。突然一个衣着简朴的老太挡在我前面,手里拎了一包一包的菜,和我讲什么她钱用完了、不好回家了,要我给她 一块钱 让她乘公交车回家。 玩笑开的好一点可不可以?! 但是我看她拎的东西,看上去是重得要死。我翻开书包,拿出皮夹,看看还有两块五的零钱,就全部给了她。 后来走了一小段路,一个西装革履的拎着笔挺手提包的人和我讲,这个老太每天都在这里问别人要钱的,警察来了她也不找警察帮她,就问路人要钱去乘车回家。我笑笑,“让她去吧。” 再后来快到家了,很渴。路边一个黑摊有卖珍珠奶茶的,二块五一杯。我想我也不缺这么点路等到回家再喝,也不缺这么杯奶茶。 记得初中哪次和个MM乘地铁,往车站走。她轻轻把一块钱放到要“钱”人的搪瓷碗里。我和她讲这种人都有“上家”的,你帮不到他们的。她和我笑笑,“看上去真的很可怜的。”我当时只笑她心眼怎么这么好。 for what i've done i start again and whatever pain may come today this ends i'm forgiving what i've done 到了家里脚酸死了。唉,走了路上,脚怎么会不酸。这么简单的道理我还会不知道? === 有点乱,写的不对的可以指出。 exam is some shit like 4*9=36先讲一个数学题,讲这个题并不是因为它有多么的难、多么的复杂,而是因为这个题目很经典。我已经在超过三个地方(书籍、网络等等)看到这个题。 试用尺规作图,作出已知三角形。其中三角形的周长、一条边上的高以及这条边所对的角为已知量。 给个空白打打草稿,这样一个题你可以在互联网上找到上百个比我解释更清晰的解答。
初看到这个题,可能会不知所措,因为周长p=a+b+c很难使用。但是这个式子中a和b c不同,a是特别的,因为a上的高h和a的对角alpha已知。而b c是等价的,地位是一样的。这让我们很容易想到这样的一个图形。 利用中垂线,把a+b+c=p放到一直线上,而顶角变成了α/2+90度,高为h。这样一个图形显然比之前的三角形简单的多。但是尺规作图有其局限性,怎么把α/2+90度和h利用上呢? 我们可以首先把α/2+90度固定。 利用尺规,可以很容易作出α/2+90度大小的一个角。然后在角的任意一边上任取一点,以p为半径作圆交于另一半边。 这样我们就得到了一个三角形。顶角α/2+90度,顶角对边长p。 然后呢?α/2+90度怎么被固定了呢?对,外接圆。 利用圆规直尺,可以找到三角形的外心,然后作出三角形的外接圆。 作p上一条垂线,取h的长度,作p的平行线,于圆得到交点。 利用弦所对角相同,我们就固定了α/2+90度。 之后就很容易的到所求的三角形了。 就是这么一回事。 === 今天考试貌似考糊了,考到没有信心了,考到肚子饿得咕咕叫了。考了我觉得会是四九三十六的一个结果。 乘车回到家里,没人。老妈出去和同学逍遥了,也不知道逍遥到哪去了,也不带我,晚饭也要我自己在外面解决。 逍遥,我让你逍遥、我让你不带我! 蹲在家里实在闲的发慌,物理卷子完全懒得动了,发出去的短信也都没有回音的,大概手机坏掉了。搞了我方向也没有。 于是理好书包去图书馆,中饭自立。走在岳阳路。 road of trees,google logo那里好像是我的小学。 这条路和小学时候一样,没有变化。车子不多,高房子不多,给人走路的街很宽。抬头看上去,看不到蓝天、也看不到高房子,看到的是树,是叶子。这样的路我喜欢。不知道上海方面是怎么搞城市规划的,高房子越来越多,车子越来越多,空气越来越灰。每天上学经过的中山南二路,真是恶心,公交车、土方车……重型车子一辆接一辆。空气可以把你粉刷。再回头看岳阳路以及三角花园那里,简直一个地狱一个天堂。一路走到图书馆那段路真是优雅宁静,各国美女也多,搽着各种气味的香水,从我身边一个一个飘过。衡山路那段感觉就是衡山路的“龙头”,酒吧、小店,走在马路中间也根本不用担心下一秒横成一具死尸。 其实我也够逍遥~ 还有那啥,我的mathematica什么时候上啊?! M67- mathephysics应要求,纯引:
因为这个很NB、很复杂,所以我自己看的时候都是直接带过,没怎么仔细推。 自个玩去 mathematica随便看了点东西,就花了点时间给弄上来。 我们知道,把圆压扁了,或者拉长了,会变成椭圆。 所谓“压扁”、“拉长”,并不是什么数学语言。用数学的话讲,叫伸缩变换。 在方格纸上画出一个圆,并表明o-xy。再把这个圆沿y轴均匀压缩。原来正方形的格子,变成了压扁之后的长方形格子。原图的圆,变成了椭圆。 均匀压缩是物理术语,用数学方式描述,可叙述如下: 在适当选取的o-xy下,使每一点的对应点横坐标保持不变,纵坐标变成原来的k倍,其中k是一个固定的正数,这样的变幻叫做沿y轴方向的伸缩变换。当k<1是均匀压缩,k>1时是均匀伸长,k=1是每个点都留在原地不动(恒等变换)。 利用伸缩变换的定义可以证明,伸缩变换下,圆变成了椭圆。 设圆为 X^2+Y^2=a^2 (X,Y)是圆上的点 则椭圆上的点(x,y)有x=X ; y=kY 把X换成x Y换成y 有 (x/a)^2+(y/ka)^2=1 令ka=b 得到椭圆的标准方程 (x/a)^2+(y/b)^2=1 a表示半长轴 b表示半短轴 伸缩变换可以把圆变成椭圆,也可以把椭圆变成圆。 这个有什么好处呢? 因为变中自有不变,深奥的哲学道理宋朝就有很牛逼的人用赋阐述过了。伸缩变换中把点变到点,直线变到直线,保持点与线的结合关系(点在线上,线过点),平行直线依旧平行,线段比保持不变,等等。因此,圆和椭圆之间架起一座方便的小桥,闲来无事,散步过桥,顺便看看圆那边有什么定理可以搬到这边来。
把圆沿y轴压缩。压缩后,左边的正方格子到右边,面积变成了原来的b/a 那么圆占多少方格子,到了椭圆,也占多少方格子。椭圆面积为圆的b/a S=b/a * лa^2 =лab 坐标方格子越细,利用方格子计算面积的误差越小。无限地小下去,误差就无限地小,趋近于零。 所以S=лab是计算椭圆面积的一个精确公式。
又是一个被人熟知的性质:圆的内接三角形中,面积最大的是正三角形。 那么椭圆呢? 为了应用伸缩变换,需要讲上述性质改头换面。 “圆内接正三角形的重心必为圆心。” 反过来,内接三角形重心是圆心。如△ABC,那么BC上中线AD过O。AD过O和弦BC中点D,所以AD⊥BC,得到AB=AC。同理,易得△ABC是正三角形。 所以 A 要使圆内接三角形的面积取最大值,必须且只须三角形的重心是圆心。 换到椭圆上 B 要使要使椭圆内接三角形的面积取最大值,必须且只须三角形的重心是椭圆的中心。 因为伸缩变换下,圆变成椭圆,圆心变成椭圆中心。圆内接三角形变成椭圆内接三角形。边的中点依旧是中点,中线交点依旧是中线交点,因此三角形重心仍变为三角形重心。所有图形的面积按照相同比例放大或缩小。 更加定量的计算可以发现 C 如果椭圆的内接三角形重心是椭圆中心,那么这个三角形的面积等于
好玩的定理还有很多 两个同心圆,那么任意一条和它们都相交的直线夹在两圆间的线段相等。 同样的性质在有公共中心、焦点在同一直线上、长轴短轴对应成比例的椭圆上依旧成立。 具体证明可以用参数方程容易的给出。
呵呵,这就是数学。 |
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