初中直观 · 高中论证拓展 · 向量 · 行列式

剪切一个平行四边形,面积会变吗?

u=(3,0),v=(s,h),h可带符号;有向面积与普通面积区分。左右剪切顶边,保持垂直高度。

问题的来处17—19世纪 · 行列式的几何解释

行列式面积:问题从哪里来?

行列式最初在解线性方程的研究中发展,后来被理解为面积和体积的有向倍率。矩阵中的数字可以对应到两条向量撑开的图形。

读一段背景,带着问题动手

行列式最初在解线性方程的研究中发展,后来被理解为面积和体积的有向倍率。矩阵中的数字可以对应到两条向量撑开的图形。

让平行四边形剪切时,外形会变而面积可以不变。注意有向面积的正负与普通面积的非负是两种表达。

现在,换你来试左右剪切顶边,保持垂直高度。 固定其他条件,亲手将剪切量s分别设为-1和2,各核验一次;普通面积不变,翻到另一侧时有向面积怎样变化?

行列式面积

M20 / 向量
今天的问题

普通面积不变,翻到另一侧时有向面积怎样变化?

独立探索要做什么?

左右剪切顶边,保持垂直高度。 固定其他条件,亲手将剪切量s分别设为-1和2,各核验一次;普通面积不变,翻到另一侧时有向面积怎样变化?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从3到-3 逐步改变剪切量s;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。
青板:平行四边形金线:底边蓝线:固定垂高
看这里 · 普通面积4.5

普通面积4.500,有向面积4.500。

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。

普通面积
4.5
有向面积
4.5

普通面积4.500,有向面积4.500。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

本实验以装置几何与上方读数作为证据。

换个条件,再想一步

高度改变符号后,面积与有向面积怎样区分?

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

det(u,v)=uₓvᵧ−uᵧvₓ=3h;剪切s不改变底与高。

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

普通面积不变,翻到另一侧时有向面积怎样变化?

换个条件,再试一次

高度改变符号后,面积与有向面积怎样区分?

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

先认识向量 · 行列式涉及的量与单位:剪切量s(无量纲)、有向高度h(无量纲)。初中直观 · 高中论证拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:左右剪切顶边,保持垂直高度。

再做定量:保持其他条件,比较剪切量s与普通面积(无量纲),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

det(u,v)=uₓvᵧ−uᵧvₓ=3h;剪切s不改变底与高。

对照核验提示:向左剪切:剪切量s -1 ;向右剪切:只改变剪切量s 2 。按这些题设自己操作并比较普通面积,不把参考情景当个人完成。

适用范围:普通面积4.500,有向面积4.500。

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。