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板,把它沿直线EF折一个角度如图3134.假定这张纸的一个面为α,是向阳的,太阳光线如图上箭头所示方向,又假设折纸的另一部分正好是α的影子α′.我们在α上打两个小孔A和B,那么对应于小孔A,B,太阳光在α′上的投射点影设为A′和B′.
f通过作图,可以发现直线AB和直线A′B′交直线EF于同一点R,并且通过测量,可以得到如下比例式:
因此,AA′∥BB′.这就告诉我们太阳光线是平行的.这里有一个问题,即如果直线AB与直线EF不相交,那么必有AB∥EF,这时,直线AB的影子A′B′也必然平行于EF.不然的话,假如直线A′B′与EF相交,那么AB也必须与EF相交了,这是因为若直线AB与EF不相交,我们把太阳光线反向观察,就可以得出:直线在阳光照射下可以变成一折线的怪事如图3135.所以AB∥EF,A′B′∥EF,那么,AB∥A′B′见图3136.
由实验可知ABA′B′,所以这时四边形ABB′A′是平形四边形,所以AA′∥BB′.这样我们就确认了太阳光线是平行的几何性质.由这条性质我们还可得到以下推论.如果平面α上通过A,两点的光线在平面α′的对应点是A′,BB′,那么直线AB上任何一点的影子一定在直线A′B′上如图3137,不在直线AB上的点的影子一定不在A′B′上如图3138.
f有了上面的知识,我们回到例2,正确的答案就是d了.为什么呢?请同学们自己思考.例3随着城市建设的发展,高层建筑拔地而起,那么就出现了一个问题,高楼大厦之间怎样避免影子遮掩而不影响光线呢?为此,我们只需研究一个简单问题,就是怎样画出一个建筑物的影子.
例如,有一间房子如图3139,屋顶A点在地面上的影子是A′.试画出这间房子的影子.为了解决这个问题,我们需要进一步研究一下阳光的几何性质.
f为此我们把图3134中的平面α放平,使α,α′在同一平面上,为方便起见,我们称放平后的平面α为α,那么AB变成了AB,而且ABAB见图3140.由于
所以AA′∥BB′.为便于考虑,我们把α记作α,分以下三种情况加以分析:1设AB≠EF时,画AB的影子A′B′.画法:i延长AB交EF于R;ii设A′是A在α′上的影子;iii连结A′R;iv过B点作BB′∥AA′交A′R于B′见图3141,则A′B′即为所求的AB的影子.
2设AB∥EF,画AB的影子A′B′.画法:i在α′上适当取一点A′作为A的影子;ii过A′点作AB的平行线;iii过B点作AA′的平行线;iv设上述所作两条平行线交于B′,则线段A′B′就是所求的线段AB的影子见图3142.
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