在生活中,放大鏡是一種“有魔力”的工具,能放大物品的它幫助人們更加清晰地看到事物。但是有一種東西,無論多高級的放大鏡,都無法将其變大,這個東西就是“角”。
角在數學中的存在感很強,它由兩條射線組成,其角度的大小就由這兩條射線的位置,即張開的程度所決定。當一個角被置于放大鏡下,這兩條射線的粗細和長短會有所變化,但張開的程度不會改變,即角度不變。
放大鏡隻能放大物體。透過它,事物各部分會成比例地放大,但是其形狀并不會改變。
當我們用放大鏡看角的時候,組成角的兩條射線位置并沒有發生改變。原來是水平的,放大以後它們還是水平的;原來是斜着的,放大後它們還是斜着的;原來是垂直的,放大後它們還是垂直的。
在這樣一個有“變”也有“不變”的過程中其實蘊含着一個非常有趣的數學原理。
在數學上有一個定義是相似變換,指的就是把任何三角形通過放大、縮小等過程變成它的相似三角形。它的特性就是保持直線和角度不變。
而像放大鏡這樣,把一個圖形變成另一個圖形(這裡是放大了若幹倍的圖形)的過程就可以稱為相似變換。
事實上,除了放大鏡,我們還可以觀察到許多相似變換的應用,比如我們家裡使用的投影儀。當利用投影儀把圖像膠投影到屏幕上,屏幕上的圖像和膠片上的圖像隻是大小不同,并沒有發生形狀的改變。
當然,這一切相似變換的呈現也有其前提,就像投影儀必須安裝完好,鏡子要絕對平整。
如果投影儀安裝存在歪斜,那投影在屏幕上的像就會變形,角度不再保持不變;如果鏡子是凹或凸的哈哈鏡,那麼鏡子中的影像就會是扭曲的,直線變成了曲線,這樣就都不是相似變換了。
因此我們可以看出,直觀上沒有變形的才是相似變換。在數學中,直線和角度稱為相似變換的不變量。
事實上,數學中還有很多其他重要的變換,它們也有各自的不變量。
本文來自:新華網
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