本讲导学 本章一共介绍了平移、旋转、反射、缩放以及迭代等变换,本节解释了几种变换的数学涵义和变换公式,这是几何画板变换操作的基础,也是我们学习本章所必须了解的。 操作类按钮能够对对象进行显示、隐藏、移动、动画、链接和滚动操作,将若干孤立的动作组织成为有机的序列动作,体现了多媒体产品所必需的基本特性——交互性。 几何画板的变换操作主要有五类,即平移(将一个(组)图形沿x轴、y轴方向确定的距离平移,或沿确定的方向(角度)、距离平移,或按标识的向量平移);旋转(将一个(组)图形绕“标识中心”点旋转一个角度(逆时针为正角));缩放(将一个(组)图形以“标识中心”点为中心缩放);反射(将一个(组)图形以“标识镜面”线为对称轴反射),用这些变换命令可作出一系列的全等形和相似形。几何画板还提供了迭代功能(将选择的点或参数迭代形成对象或数值),可以实现循环、重复的过程。 实现变换操作有两种途径:变换工具和变换菜单命令。变换工具可以实现对象的平移、旋转和缩放,而变换菜单命令不仅能实现对象的平移、旋转和缩放,还能实现对象的反射和迭代。变换菜单中的命令可以按指定值、计算值和动态值进行变换、旋转、缩放和迭代。 为了加深对变换的理解,我们不妨借助数学变换的公式进行介绍,其中的一些参数如、、和等正是我们在使用变换菜单时必须填写的。在数学上: (1)平移变换的公式为:其中的为水平方向的位移,为垂直方向的位移; (2)旋转变换的公式为:其中的为旋转的角(逆时针方向); (3)缩放变换的公式为(设坐标原点为缩放中心):其中的为缩放比; (4)反射变换的公式为(分别设y轴、x轴为对称轴):或; 从数学变换的角度来看,基本的变换公式还可以有许多,其中有一些有很好的应用,在此仅举一例加以说明。 (5)仿射变换的公式为: 注意到当时,仿射变换即为旋转变换。旋转变换是正交的,它将圆仍变换为圆;而仿射变换则不一定是正交的,因 ,一般地,它将圆变换为一个椭圆,这为我们画椭圆提供了一种方法。 说明: (1)上述基本的变换可以经过有效组合产生许多变换,由此出发可以定义许多自定义变换,比如:旋转+缩放、旋转+平移、缩放+反射等; (2)上述基本的变换中的参数如、、和等不一定都取静态值,它们完全可以是另一些对象的度量值,由此出发可以定义若干动态变换。动态变换的优点在于随着参数、、和等的不同,变换后的图形也是动态的,这给我们进行几何问题的探索提供了有利的环境。 |