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​​geogebra进阶系列9:利用映射指令和自定义工具绘制分形树

刘护灵 geogebra与数学深度融合 2022-07-17

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分形树是最基本和最典型的分形结构,利用各种编程语言都能够绘制,中小学老师常见的几何画板也能绘制,网上的几何画板相关教程也比较多,geogebra教程则非常少,其中几何画板的效果如下:


很显然,这个几何画板的迭代功能较好,但是绘制的效果比较“不好看”。

利用神奇的数学软件geopgebra,应该如何绘制分形树呢?

可以!

而且效果很好!看看下面的动图:


静态效果如下:



绘制过程:(笔者选自唐大仕博士的课程,并且进行思考和重新叙述)

第一步;制作自定义工具:


但是如果向上图一样,即点CDE是自由点,则新建自定义工具中,输入对象不能选线段f,


理由是:这些DCE的点和线段,和线段f无关。

怎么办呢?

即要把点CDE的产生和线段AB有关!

我们可以考虑利用旋转得到点CDE。


例如点C=位似(旋转(描点(f, 0), π + π / 4, 描点(f, 1)), 0.5, 描点(f, 1))

这样下面创建自定义工具:



现在利用这个工具试试看效果:


发现第一个线段是可以用的,但是到第二层的时候,点击绿色的列表中的线段的时候,这个自定义不起作用了,为什么呢?

原因分析:原则上,迭代需要一样的“东西”,才能迭代下去,但是这个自定义工具输入是一条线段,输出是一个列表,所以直接往下点击或迭代,是不能起作用的!

怎么办呢?

利用映射指令啊!


映射指令具有非神奇的作用,可以起到“乾坤大挪移”和批量制图的作用!

参考:(点击可打开)

geogebra进阶系列6:继续谈映射指令的神奇作用(等边三角形中的等边三角形)

geogebra进阶系列4:映射指令的神奇作用(巧妙提取多边形列表中的顶点)


第二步:指令:映射(分形树(s), s, l1)

效果得到如下的线段的集合:


但是这些集合是单独的集合构成的一个大集合,还需要“合并”,或者利用“扁平列表”

否则产生如下错误:


利用指令“扁平列表(l5)”得到的l6和l5对比如下:


这样可以利用指令:l7=映射(分形树(s), s, l6)得到如下的效果。



也就是说,可以使用迭代列表的指令了!

第三步:

迭代列表(扁平列表(映射(分形树(p), p, q)), q, {{f}}, 8)

得到:

即这个分形树如下:


至此,这个分形树已经绘制完成。

但是如果想做成动态可变的分形树,只需要在点CDE的定义时,加上一个随机数,即random()函数


再最后制作完时,加上一个按钮,按钮脚本写:更新作图[],即可!(唐大仕老师的作法)


最近几期经典回顾



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geogebra基础入门24:多页或分页显示
geogebra基础入门25:试卷中立体几何图形的绘制和美化
geogebra基础入门26:根式文本和分数文本的技巧
geogebra基础入门27:简单的涂色方法和涂色旋转
geogebra基础入门28:向量的初步使用(内心和奔驰定理)
geogebra基础入门29:表格的初步使用(创建、迭代)
geogebra进阶系列2:文本进阶(序列文本、公式文本等)
geogebra进阶系列3:自定义工具的创建、保存和使用
geogebra进阶系列4:映射指令的神奇作用(巧妙提取多边形列表中的顶点)
geogebra进阶系列5:四元迭代和表格迭代的神奇作用(2018年广州中考第10题)
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◆ 利用geogebra领悟解题系列1:隐形圆和相似的综合问题
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◆ geogebra领悟解题系列3:阿基米德的折弦问题
 geogebra领悟解题系列4:手拉手模型等边三角形经典的11个结论
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