Toán 12 — cả hai tập
ToánLớp 12Phần 8. Tập 2 — Hoạt động thực hành trải nghiệm

Vẽ đồ họa 3D với phần mềm GeoGebra

Mục tiêu bài học

  • Hiểu và vận dụng vẽ đồ họa 3D với phần mềm GeoGebra với điều kiện xác định đầy đủ.
  • Giải thích từng bước suy luận, kiểm tra nghiệm hoặc tính hợp lí và chấp nhận biểu thức tương đương.

Bài giảng

Kiến thức, công thức và điều kiện

Hoạt động có hai sản phẩm theo bản in: hình ảnh kiểu tam giác Penrose và mặt Möbius. Hình Penrose không phải vật thật gồm ba thanh vuông góc đôi một khép kín; ta dựng những khối hộp hợp lệ rồi chọn một hướng nhìn để tạo cảm giác liên kết bất khả. Xoay góc nhìn phải bộc lộ bố trí thật. Không gọi ảnh chiếu là chứng minh một vật bất khả có thật.

Phương pháp và giới hạn áp dụng

Mặt Möbius có thể tạo từ dải giấy bằng một nửa vòng xoắn trước khi ghép hai đầu. Đường đi trên mặt có thể tới “phía kia”mà không qua biên; dải có một thành phần biên. Trong phần mềm, dùng mặt tham số và nhận dạng đầu mút; xoay để thấy nửa xoắn. Tự ghi thao tác đã làm và phân biệt mô hình giấy, mặt toán học, ảnh chiếu. Chỉ dùng kéo an toàn khi cắt giấy, không cắt mô hình để thay chứng minh.

Quy trình hoàn chỉnh cho mô hình ảnh kiểu Penrose

Trong khung 3D, tạo ba khối hộp với các khoảng: H1: x∈[−1; 0], y∈[0; 6], z∈[0; 1]; H2: x∈[−1; 0], y∈[6; 7], z∈[0; 6]; H3: x∈[−7; −1], y∈[0; 1], z∈[0; 1]. Có thể nhập các đỉnh của một mặt chữ nhật bằng công cụ đa giác rồi dùng lăng trụ với chiều cao có dấu để đùn theo trục vuông góc. H1,H2 chạm ởy=6; H1,H3 chạm ở x=−1. Thêm đa giác bốn đỉnh(0; 6; 0), (0; 7; 0), (0; 7; 6), (0; 6; 5) làm mặt tô phụ. Ẩn các điểm/cạnh phụ, giữ các mặt cần thấy và tô ba nhóm màu khác nhau. Chọn chiếu song song, hướng nhìn pháp tuyến(−1; −1; −1), rồi xoay nhẹ để kiểm tra hiệu ứng và sự lệch thật. Đa giác tô phụ không được coi là khối có thể tích hoặc một khớp nối vật lí. Số 6 là kích thước thiết kế nguyên tác, không lấy ảnh có sẵn làm bằng chứng đã dựng.

Quy trình hoàn chỉnh cho mặt Möbius

Tạo mặt tham sốM(u,v)=((2+vcos⁡(u/2))cos⁡u;(2+vcos⁡(u/2))sin⁡u;vsin⁡(u/2))M(u,v)=((2+v\cos(u/2))\cos u;(2+v\cos(u/2))\sin u;v\sin(u/2)), với0≤u≤2π0\le u\le2\pi,−0,5≤v≤0,5-0,5\le v\le0,5. Dùng công cụ mặt theo hai tham số của khung 3D, nhập ba biểu thức cùng miền, có thể chọn lệnh từ trợ giúp thay vì chép tên không đúng phiên bản. Bật lưới tham số, tô một màu và xoay để thấy nửa xoắn. Kiểm tra các điểm M(0; 0,5)=(2,5; 0; 0), M(2 π; 0,5)=(1,5; 0; 0)=M(0; −0,5), M(π; 0,5)=(−2; 0; 0,5). Lưu ảnh thực nếu đã vẽ, nếu chưa thì ghi đây là mô hình toán học/thiết kế. Không thêm đường liên kết mô phỏng giả hoặc khẳng định đã thực hiện.

Ví dụ

  1. Ví dụ 1

    Tính M(π, 0,5).

    Xem lời giải

    cos(π/2)=0,sin π=0,cos π=−1; nên M=(−2; 0; 0,5).

Ghi nhớ

Hoạt động có hai sản phẩm theo bản in: hình ảnh kiểu tam giác Penrose và mặt Möbius. Hình Penrose không phải vật thật gồm ba thanh vuông góc đôi một khép kín; ta dựng những khối hộp hợp lệ rồi chọn một hướng nhìn để tạo cảm giác liên kết bất khả. Xoay góc nhìn phải bộc lộ bố trí thật. Không gọi ảnh chiếu là chứng minh một vật bất khả có thật.

Bài tập

Đã đúng 0/7 câu

  1. Đọc ngữ liệu

    Mặt tham số nguyên tác R=2,nửa rộng0,5,lưới trong suốt cho thấy cả phần khuất. Đường cam là một thành phần biên liên tục. Công thức: M(u,v)=((2+vcos⁡(u/2))cos⁡u;(2+vcos⁡(u/2))sin⁡u;vsin⁡(u/2))M(u,v)=((2+v\cos(u/2))\cos u;(2+v\cos(u/2))\sin u;v\sin(u/2)),với 0≤u≤2π0\le u\le2\pi,−0,5≤v≤0,5-0,5\le v\le0,5.

    MặtMöbiusnửaxoắn,vớibiêncamvàhaiđiểmđánhgiátrịtọađộ

  2. Câu 1Mức 2Trả lời ngắn

    Trên mô hình,M(0;0,5)=(2,5;0;0),M(2π;0,5)=(1,5;0;0). Khoảng cách hai điểm bằng bao nhiêu?

  3. Câu 2Mức 3Tự luận

    Đường cam là một thành phần biên,có nghĩa mọi điểm màu cam trùng nhau không? Dùng M(0;0,5)=(2,5;0;0),M(2π;0,5)=(1,5;0;0) và phép ghép đầu của mặt tham số để giải thích.

    0 từ

    0/10 ảnh

    Có thể chụp nhiều trang. Ảnh được lưu cùng bài làm và giáo viên sẽ chấm trên ảnh.

    Vẽ bài làm

    Ảnh bài làm

    Cuộn chuột hoặc chụm hai ngón để phóng to · kéo để di chuyển · phím R để xoay

  4. Đọc ngữ liệu

    Thiết kế nguyên tác: ba hộp H1=[−1; 0]×[0; 6]×[0; 1], H2=[−1; 0]×[6; 7]×[0; 6], H3=[−7; −1]×[0; 1]×[0; 1], mỗi thể tích 6. Mặt Möbius cóM(u, v)=((2+v cos(u/2)) cos u; (2+v cos(u/2)) sin u; v sin(u/2)), 0≤u≤2 π, −0,5≤v≤0,5. Đây là dữ liệu dựng, không phải kết quả đã quan sát.

  5. Câu 3Mức 1Trắc nghiệm 1 đáp án

    Ảnh kiểu Penrose đẹp ở một góc nhìn có chứng minh ba thanh vuông góc thật sự khép thành vòng không?

  6. Câu 4Mức 1Trắc nghiệm 1 đáp án

    Dải Möbius lý tưởng có bao nhiêu thành phần biên?

  7. Câu 5Mức 2Trả lời ngắn

    Ba khối hộp có kích thước 1×1×6,chỉ chạm ở mặt/biên, không chồng thể tích. Tổng thể tích bằng bao nhiêu?

  8. Câu 6Mức 2Trả lời ngắn

    M(u, v)=((2+v cos(u/2)) cos u; (2+v cos(u/2)) sin u; v sin(u/2)). Vớiu=0,v=0,5,tọa độ x bao nhiêu?

  9. Câu 7Mức 2Trả lời ngắn

    Cùng mặt tham số, u=π, v=0,5. Tọa độ z bao nhiêu?

  10. Câu 8Mức 3Đúng / Sai nhiều ý

    Kiểm tra mô hình Möbius và ảnh Penrose.

    ÝĐúngSai
    a)M(2 π, v)=M(0,−v).
    b)Ảnh theo một góc nhìn không quyết định toàn bộ liên thuộc 3D.
    c)Dải Möbius phải có hai vòng biên riêng biệt.
    d)Thay hướng nhìn không đổi khoảng cách thật.
  11. Câu 9Mức 4Tự luận

    Viết báo cáo toán học cho mô hình Penrose ba hộp được mô tả ở phần hướng dẫn, giải thích vì sao hiệu ứng không là vòng ba cạnh vuông góc thực.

    0 từ

    0/10 ảnh

    Có thể chụp nhiều trang. Ảnh được lưu cùng bài làm và giáo viên sẽ chấm trên ảnh.

    Vẽ bài làm

    Ảnh bài làm

    Cuộn chuột hoặc chụm hai ngón để phóng to · kéo để di chuyển · phím R để xoay

  12. Câu 10Mức 4Tự luận

    Với tham sốM(u, v) trong câu trên, u∈[0; 2 π], v∈[−0,5; 0,5], kiểm tra ghép đầu và mô tả cách quan sát một mặt/một biên bằng giấy.

    0 từ

    0/10 ảnh

    Có thể chụp nhiều trang. Ảnh được lưu cùng bài làm và giáo viên sẽ chấm trên ảnh.

    Vẽ bài làm

    Ảnh bài làm

    Cuộn chuột hoặc chụm hai ngón để phóng to · kéo để di chuyển · phím R để xoay