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[摘 要]本文通过研究空间直线的正投影,提出了H、V、W三系统的概念,揭示了系统参量之间的内在联系和规律,明确了系统之间的独立性和关联性,阐述了用系统方法简化求解画法几何空间度量问题。
[关键词]H系统,V系统,W系统,系统参量,系统规律,系统方法。
中图分类号:C931.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0148-02
一、建立H、V、W三系统。
如图1,在三投影面体系O-XYZ中有一条空间直线AB,H、V、W分别是水平、正平和侧平投影面,α、β、γ是AB分别对H、V、W的倾角,ab、a'b'、a"b"分别是AB在H、V、W的正投影。从图1中取出三个直角三角形ΔABA0、ΔABB0和ΔABC0,见图2,满足下列公式:
研究发现,直线的正投影具有系统规律:系统倾角XJ的直角对边是系统坐标差XC,XJ的直角邻边是系统投影XY,XJ的斜边是直线实长SC,满足下列公式:
本文提出了H系统、V系统和W系统的概念,如表1所示,系统参量是唯一的,非系统参量不唯一;H、V、W三个系统既互相独立,不同系统之间的参量无关;又有联系,三个系统都能反映直线的实长。
二、系统投影特性。
用系统方法来表述直线和平面的投影特性,详见表2和表3。
2、垂直线在XM上积聚为一点,没有长度,故其积聚性可表述为:XY=0;特殊面在所垂直的投影面上积聚为一直线,没有面积,故其积聚性可表述为:垂直面XY=0,平行面。
三、系统方法应用举例。
㈠、指导求解一般位置直线(简称一般线)的倾角和实长。
如图3a所示,求一般线AB倾角α和实长AB。
求α就要保留H系统,即H为“不变投影面”, α为“不变倾角”, ZAB为“不变坐标差”, ab为“不变投影”。
1、 用正弦法(即凑对边法)
根据,令ab不动作为α的直角邻边,把ZAB从V移到H作为α的直角对边,构造一个直角三角形Δbab0,解题过程见图3b,求解出α=∠bab0,AB=ab0。
2、用余弦法(即凑邻边法)
根据,令ZAB不动作为α的直角对边,把ab从H移到V作为α的直角邻边,构造一个直角三角形Δa0a1b',解题过程见图3c,求解出α=∠a0a1b',AB=a1b'。
已知一般线的两投影求其倾角和实长的问题,实质上是已知两个直角边求直角三角形的内角和斜边的问题。
㈡、指导求解一般位置平面(简称一般面)的倾角α。
图4a所示,求一般面ΔABC的倾角α。
求α必须要用H系统。先求出ΔABC对H的一条最大斜度线BK,根据tanα=,构造一个直角三角形Δbkb0,解题过程见图4b,求出α=∠bkb0,BK=kb0。最大斜度線就像一座桥,沟通了直线和平面的联系,把求平面的倾角转换为求解该平面最大斜度线的倾角,就把三系统规律推广应用到了空间平面。
㈢、指导正确地快捷地使用换面法。
系统方法指明了换面法的解题路径,核心是“保持被求系统参量不变”,方法是“通过变换非系统投影面作为代价,换取被求系统处于解题有利位置”。
1、 如图5a所示,用换面法求一般线AB的倾角β和实长AB。
求β就要保留V系统,只能变换H面,即,把旧投影体系中的一般线AB,通过变换H面成为新投影体系中的水平线A1B1,解题过程见图5b,求解出β=∠b0a1b1,AB=a1b1。
2、如图6a所示,求一般面ΔABC的倾角α。
求α就要保留H系统,只能变换V面,即,把旧投影体系中的一般面ΔABC,通过换V面成为新投影体系中的铅垂面ΔA1B1C1,解题过程见图6b,求出α=∠b0c'1b'1。
综上所述,H、V、W三系统规律是成立的,它揭示了系统参量之间的关系、系统的独立性和唯一性、以及各个系统之间的联系;系统方法是实用的,它阐明了几何量各种求解方法的内在有机联系,达到了系统地简化求解画法几何空间度量问题的目的。
[关键词]H系统,V系统,W系统,系统参量,系统规律,系统方法。
中图分类号:C931.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0148-02
一、建立H、V、W三系统。
如图1,在三投影面体系O-XYZ中有一条空间直线AB,H、V、W分别是水平、正平和侧平投影面,α、β、γ是AB分别对H、V、W的倾角,ab、a'b'、a"b"分别是AB在H、V、W的正投影。从图1中取出三个直角三角形ΔABA0、ΔABB0和ΔABC0,见图2,满足下列公式:
研究发现,直线的正投影具有系统规律:系统倾角XJ的直角对边是系统坐标差XC,XJ的直角邻边是系统投影XY,XJ的斜边是直线实长SC,满足下列公式:
本文提出了H系统、V系统和W系统的概念,如表1所示,系统参量是唯一的,非系统参量不唯一;H、V、W三个系统既互相独立,不同系统之间的参量无关;又有联系,三个系统都能反映直线的实长。
二、系统投影特性。
用系统方法来表述直线和平面的投影特性,详见表2和表3。
2、垂直线在XM上积聚为一点,没有长度,故其积聚性可表述为:XY=0;特殊面在所垂直的投影面上积聚为一直线,没有面积,故其积聚性可表述为:垂直面XY=0,平行面。
三、系统方法应用举例。
㈠、指导求解一般位置直线(简称一般线)的倾角和实长。
如图3a所示,求一般线AB倾角α和实长AB。
求α就要保留H系统,即H为“不变投影面”, α为“不变倾角”, ZAB为“不变坐标差”, ab为“不变投影”。
1、 用正弦法(即凑对边法)
根据,令ab不动作为α的直角邻边,把ZAB从V移到H作为α的直角对边,构造一个直角三角形Δbab0,解题过程见图3b,求解出α=∠bab0,AB=ab0。
2、用余弦法(即凑邻边法)
根据,令ZAB不动作为α的直角对边,把ab从H移到V作为α的直角邻边,构造一个直角三角形Δa0a1b',解题过程见图3c,求解出α=∠a0a1b',AB=a1b'。
已知一般线的两投影求其倾角和实长的问题,实质上是已知两个直角边求直角三角形的内角和斜边的问题。
㈡、指导求解一般位置平面(简称一般面)的倾角α。
图4a所示,求一般面ΔABC的倾角α。
求α必须要用H系统。先求出ΔABC对H的一条最大斜度线BK,根据tanα=,构造一个直角三角形Δbkb0,解题过程见图4b,求出α=∠bkb0,BK=kb0。最大斜度線就像一座桥,沟通了直线和平面的联系,把求平面的倾角转换为求解该平面最大斜度线的倾角,就把三系统规律推广应用到了空间平面。
㈢、指导正确地快捷地使用换面法。
系统方法指明了换面法的解题路径,核心是“保持被求系统参量不变”,方法是“通过变换非系统投影面作为代价,换取被求系统处于解题有利位置”。
1、 如图5a所示,用换面法求一般线AB的倾角β和实长AB。
求β就要保留V系统,只能变换H面,即,把旧投影体系中的一般线AB,通过变换H面成为新投影体系中的水平线A1B1,解题过程见图5b,求解出β=∠b0a1b1,AB=a1b1。
2、如图6a所示,求一般面ΔABC的倾角α。
求α就要保留H系统,只能变换V面,即,把旧投影体系中的一般面ΔABC,通过换V面成为新投影体系中的铅垂面ΔA1B1C1,解题过程见图6b,求出α=∠b0c'1b'1。
综上所述,H、V、W三系统规律是成立的,它揭示了系统参量之间的关系、系统的独立性和唯一性、以及各个系统之间的联系;系统方法是实用的,它阐明了几何量各种求解方法的内在有机联系,达到了系统地简化求解画法几何空间度量问题的目的。