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作家相片耀 黃

以視覺化探討動態幾何的周長問題

在高中數學中,動態幾何題型往往是測驗卷中最具挑戰的部分,這類型的題目,不僅在評量學生的數學知識,還要求學生具備圖形變化的觀察力。本文以 113 年高雄女中高一段考題為例,深入探討動態幾何學習的重要性及應用。

高雄女中段考題

解題思路

如果D點是固定點,有能力的學生會想到,需要將D點分別對直線y=x和x軸作對稱,這樣兩個對稱點的連線長度,便代表三角形DEF的周長。然而,此題的困難點在於,D點並非固定,而是在圓心為(6,2),半徑為1的圓上移動,那麼,問題就轉化成,當D點移動到何處時,兩對稱點的連線最短?

要解決這個問題,我們需要仔細觀察當D點移動時,對稱點的變化特性。這裡很重要的是,直線y=x與x軸的夾角是45°,D點對稱後,兩對稱點與原點形成一個等腰直角三角形。由此可推斷,當D點離原點最近時,這個直角三角形的斜邊最短,而斜邊的便是兩對稱點的連線,也就是三角形DEF的周長。這樣一來,問題便簡化為求 DDD 點到原點的最短距離,進而可輕鬆算出答案。

雖然文字敘述已能說明解題步驟,但學習常常文不如表,表不如圖。即便靜態圖形再精美,學生也難以真正體會圖形的動態變化。因此,利用 Manim 製作的動畫,不僅能將題目中的圖形變化動態呈現,更能幫助學生直觀理解:

  • D 點移動時,對稱點的變化過程。

  • 如何觀察到兩對稱點連線最短的條件。

這種視覺化的學習方式,能大幅提升學生對幾何概念的理解力,讓解題不再只是冷冰冰的公式推導,而是真正融會貫通數學觀念。



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