長方體在平面上的投影面積

這份互動報告整理 GeoGebra 作圖流程,並用同一組參數即時模擬長方體、垂直投影與面積公式。調整滑桿時,可以觀察尺寸與角度如何共同影響投影面積。

作圖目標

建立一個可調整的 3D 長方體,使用 a,b,c 控制長、寬、高,使用 α,β 控制雙軸傾斜,並觀察它垂直投影到水平平面 z=0 的面積。

GeoGebra 檔案:cuboid_projection_area.ggb

角度定義:α 是繞 x 軸的傾斜,β 是繞 y 軸的傾斜。投影是垂直正交投影,不是視覺透視投影。

互動作圖流程

點選任一步驟,右側示意圖會突出該階段使用的幾何物件。

核心 GeoGebra 指令

方向向量

u = (cos(β), sin(α) sin(β), -cos(α) sin(β))

v = (0, cos(α), sin(α))

w = (sin(β), -sin(α) cos(β), cos(α) cos(β))

頂點與投影

A = O + a / 2 u + b / 2 v - c / 2 w,其餘頂點用相同的加減結構得到。

A_p = (x(A), y(A), 0),其餘投影點同理。

投影多邊形

Polygon({C_p, D_p, H_p, E_p, F_p, B_p})

製圖策略

保持代數區清楚

投影面使用點列建立,不額外逐一建立不需要的邊物件;外框才使用 Polyline

不使用外部座標

所有頂點、投影點與面積都由 GeoGebra 內部的滑桿與指令推導。