几何图形

2024-02-29 00:00:00

几何图形,即从实物中抽象出的各种图形,可帮助人们有效的刻画错综复杂的世界。生活中到处都有几何图形,我们所看见的一切都是由点、线、面等基本几何图形组成的。几何源于西文西方的测地术,解决点线面体之间的关系。无穷尽的丰富变化使几何图案本身拥有无穷魅力。

分类

几何图形分为立体图形和平面图形,各部分不在同一平面内的图形叫做立体图形(solid figure);各部分都在同一平面内的图形叫做平面图形(Plane figure)。

立体几何图形可以分为以下几类

(1)柱体:包括圆柱和棱柱。棱柱又可分为直棱柱和斜棱柱,按底面边数的多少又可分为三棱柱、四棱柱、N棱柱;棱柱体积都等于底面面积乘以高,即V=SH;

(2)锥体:包括圆锥体和棱锥体,棱锥分为三棱锥、四棱锥及N棱锥;棱锥体积为;

(3)旋转体:包括圆柱、圆台、圆锥、球、球冠、弓环、圆环、堤环、扇环、枣核形等。其表面积公式为:,体积公式为:(其中L是基图的周长,S是基图的面积,R是重心到轴的距离)

(4)截面体:包括棱台、圆台、斜截圆柱、斜截棱柱、斜截圆锥、球冠、球缺等。其表面积和体积一般都是根据图形加减解答。

平面几何图形可分为以下几类

(1)圆形:包括正圆,椭圆,多焦点圆——卵圆。

(2)多边形:三角形、四边形、五边形等。

(3)弓形:优弧弓、劣弧弓、抛物线弓等。

(4)弧形:月牙形、谷粒形、太极形、葫芦形等。

应用

几何图形的应用非常广泛,无论在设计、绘画创作、数学研究中都需要借助几何图形进行。

数学定义、定理等用数学语言叙述起来很抽象,记住定理有一定难度。若在教学中恰当地借助几何图形,数形结合,使学习者对直观图形加深理解以掌握其定理。

基本几何体的分类

体是由面围成的。面有平面,有曲面。例如长方体是由六个平面围成的;球是由一个曲面围成的;圆柱是由一个曲面和两个平面围成的。按构成体的主要元素——面的特点,可以把体分成两类:

第一类是有曲面参与其中的曲面几何体,也称曲面立体,如:圆柱体、球体。

第二类是纯由平面围成的平面几何体,即由若干个平面多边形围成的多面体,如棱柱体、正方体。

平面立体

由若干平面围成的基本几何体称为平面立体。平面立体主要有棱柱和棱锥两种。棱柱的棱线互相平行,棱锥的棱线交于一点,棱锥被截顶则形成棱台。平面立体以其棱线数命名,如四棱柱、六棱柱、五棱锥、三棱锥、四棱台等 。如图3至图6所示,图3、图4中,棱柱是由棱面和顶面、底面所围成,相邻两棱面的交线,称为棱线。图5、图6中,棱锥是由棱面和底面所围成,各棱面是有一个公共顶点的三角形。

曲面立体

由曲面或曲面与平面围成的基本几何体称为曲面立体。常见曲面立体有圆柱、圆锥、圆球等。它们的曲表面可以看作是母线绕轴线回转而形成的,因此,这类曲面立体又称为回转体,其曲表面称为回转面。

素线与轮廓素线

(1)素线:母线在旋转过程中的每一个具体位置称为曲面的素线。曲面是素线的集合。

(2)轮廓素线:当曲面立体在三投影面体系中的位置确定后,投影时构成物体轮廓的素线称为轮廓素线。显然,当圆柱轴线垂直于H面时,圆柱有四条轮廓素线,其中两条为正视方向轮廓素线(圆柱面上最左、最右的两条素线),另外两条为侧视方向轮廓素线(圆柱面上最前、最后的两条素线)。同理,圆锥面上也有四条轮廓素线;圆球面上有三条轮廓素线,分别为正平最大圆、水平最大圆和侧平最大圆。