高中拓展 · 几何变换 · 反演

一个点靠近圆心,它的伙伴会去哪?

圆心原点,反演半径R;点P沿正x轴,OP>0,P与P′同射线。把原点P向圆心移动,看P′怎样远离。

问题的来处19世纪 · 圆反演几何

圆反演:问题从哪里来?

19世纪的几何学家研究圆反演,用一个圆把点映到另一个点,把某些复杂的圆与直线问题转换为更容易处理的形式。

读一段背景,带着问题动手

19世纪的几何学家研究圆反演,用一个圆把点映到另一个点,把某些复杂的圆与直线问题转换为更容易处理的形式。

映射保持点在同一条圆心射线上,并使两段距离乘积固定。越靠近圆心的点,其对应点越远;圆心本身没有有限对应点。

现在,换你来试把原点P向圆心移动,看P′怎样远离。 固定其他条件,亲手将原点距离OP分别设为0.5和2,各核验一次;两个距离的乘积保持什么值?

圆反演

M19 / 几何变换
今天的问题

两个距离的乘积保持什么值?

独立探索要做什么?

把原点P向圆心移动,看P′怎样远离。 固定其他条件,亲手将原点距离OP分别设为0.5和2,各核验一次;两个距离的乘积保持什么值?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从5到0.2 逐步改变原点距离OP;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
同射线 · OP×OP′=R² · 自适应取景
蓝环:反演圆青点:P金点:P′
看这里 · 两距离乘积1

P′距圆心0.5000;圆心本身没有有限反演像,控件不含OP=0。

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

两距离乘积
1
反演像距离
0.5
再次反演距离
2

P′距圆心0.5000;圆心本身没有有限反演像,控件不含OP=0。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

改变反演半径,保持的乘积会怎样变化?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

OP·OP′=R²;二次反演回到原点;圆心无有限反演像。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

两个距离的乘积保持什么值?

换个条件,再试一次

改变反演半径,保持的乘积会怎样变化?

看哪里?

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识几何变换 · 反演涉及的量与单位:原点距离OP(无量纲)、反演半径R(无量纲)。高中拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:把原点P向圆心移动,看P′怎样远离。

再做定量:保持其他条件,比较原点距离OP与两距离乘积(无量纲),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

OP·OP′=R²;二次反演回到原点;圆心无有限反演像。

对照核验提示:圆内一点:原点距离OP 0.5 ;圆外一点:只改变原点距离OP 2 。按这些题设自己操作并比较两距离乘积,不把参考情景当个人完成。

适用范围:P′距圆心0.5000;圆心本身没有有限反演像,控件不含OP=0。

Wolfram MathWorld · 相关词条(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。