多边形与向量的几何变换构造
2020-11-10 03:38
本范例演示利用向量与几何变换（旋转、平移）构造多边形的综合过程。通过定义关键点、线段、射线与角度，结合序列命令批量生成几何对象，展示多边形在平面上的变换与性质分析。涉及交点计算、中点构造、斜率求解及条件判断等操作，适合学习解析几何与向量运算的综合应用。
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<layer val="0"/>
<labelMode val="0"/>
<coords x="-2" y="0" z="1"/>
<pointSize val="3"/>
<pointStyle val="0"/>
</element>
<command name="Vector">
<input a0="I" a1="J"/>
<output a0="u"/>
</command>
<element type="vector" label="u">
<show object="true" label="false"/>
<condition showObject="o"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="3"/>
<selectionAllowed val="false"/>
<coords x="0" y="4" z="0"/>
<lineStyle thickness="2" type="0" typeHidden="1"/>
<coordStyle style="cartesian"/>
<startPoint exp="I"/>
</element>
<command name="Vector">
<input a0="J" a1="I"/>
<output a0="v"/>
</command>
<element type="vector" label="v">
<show object="true" label="false"/>
<condition showObject="o"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelOffset x="-2" y="0"/>
<labelMode val="3"/>
<selectionAllowed val="false"/>
<coords x="0" y="-4" z="0"/>
<lineStyle thickness="2" type="0" typeHidden="1"/>
<coordStyle style="cartesian"/>
<startPoint exp="J"/>
</element>
<command name="Midpoint">
<input a0="I" a1="J"/>
<output a0="K"/>
</command>
<element type="point" label="K">
<show object="false" label="true"/>
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<labelMode val="0"/>
<coords x="2" y="2" z="1"/>
<pointSize val="3"/>
<pointStyle val="0"/>
</element>
<expression label="text1" exp=""高""/>
<element type="text" label="text1">
<show object="true" label="false" ev="4"/>
<condition showObject="o"/>
<objColor r="255" g="0" b="0" alpha="0"/>
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<font serif="false" sizeM="1" size="0" style="1"/>
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</element>
<command name="Midpoint">
<input a0="b"/>
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</command>
<element type="point" label="L">
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<objColor r="64" g="64" b="64" alpha="0"/>
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<labelMode val="0"/>
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<pointStyle val="0"/>
</element>
<expression label="text2" exp=""底""/>
<element type="text" label="text2">
<show object="true" label="false" ev="4"/>
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<objColor r="255" g="0" b="0" alpha="0"/>
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<fixed val="true"/>
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</element>
<expression label="text3" exp=""平行四邊形的面積 = ""/>
<element type="text" label="text3">
<show object="true" label="false" ev="11"/>
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<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
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<labelMode val="0"/>
<fixed val="true"/>
<font serif="false" sizeM="1" size="0" style="1"/>
<absoluteScreenLocation x="9" y="230"/>
</element>
<expression label="text4" exp=""底 × 高""/>
<element type="text" label="text4">
<show object="true" label="false" ev="11"/>
<condition showObject="o ∧ p"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
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<absoluteScreenLocation x="234" y="230"/>
</element>
<element type="boolean" label="o">
<value val="false"/>
<show object="false" label="false" ev="3"/>
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<checkbox fixed="true"/>
<caption val="結論"/>
</element>
<element type="boolean" label="p">
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<layer val="0"/>
<labelOffset x="352" y="207"/>
<labelMode val="0"/>
<checkbox fixed="true"/>
<caption val="答案"/>
</element>
<command name="Angle">
<input a0="J" a1="I" a2="Translate[I, Vector[If[x(I) > x(C), Vector[C], Vector[(-C)]]]]"/>
<output a0="α"/>
</command>
<element type="angle" label="α">
<angleStyle val="1"/>
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<show object="true" label="false"/>
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<layer val="1"/>
<labelMode val="2"/>
<lineStyle thickness="2" type="0" typeHidden="1"/>
<arcSize val="30"/>
</element>
<expression label="xmax" exp="ceil(x(Corner[3]))" />
<element type="numeric" label="xmax">
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</element>
<expression label="xmin" exp="floor(x(Corner[1]))" />
<element type="numeric" label="xmin">
<value val="-9"/>
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</element>
<expression label="ymax" exp="ceil(y(Corner[3]))" />
<element type="numeric" label="ymax">
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</element>
<expression label="ymin" exp="floor(y(Corner[1]))" />
<element type="numeric" label="ymin">
<value val="-3"/>
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</element>
<element type="boolean" label="q">
<value val="true"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
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<labelMode val="3"/>
<checkbox fixed="true"/>
<ggbscript onUpdate="ShowGrid[q]"/>
<caption val="格線"/>
</element>
<element type="boolean" label="show_b">
<value val="false"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<checkbox fixed="true"/>
</element>
<element type="boolean" label="show_a">
<value val="false"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<checkbox fixed="true"/>
</element>
<element type="boolean" label="show_c">
<value val="false"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<checkbox fixed="true"/>
</element>
<element type="boolean" label="show_d">
<value val="false"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<checkbox fixed="true"/>
</element>
<element type="boolean" label="show_{height}">
<value val="false"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<checkbox fixed="true"/>
</element>
<element type="boolean" label="show_e">
<value val="false"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
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<checkbox fixed="true"/>
</element>
<element type="boolean" label="show_f">
<value val="false"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
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<checkbox fixed="true"/>
</element>
<element type="boolean" label="show_g">
<value val="false"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<checkbox fixed="true"/>
</element>
<element type="boolean" label="show_h">
<value val="false"/>
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<checkbox fixed="true"/>
</element>
<command name="Segment">
<input a0="I" a1="J"/>
<output a0="r"/>
</command>
<element type="segment" label="r">
<show object="false" label="false"/>
<condition showObject="o"/>
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelOffset x="-8" y="10"/>
<labelMode val="3"/>
<ggbscript val="SetValue[show_{height}, !show_{height}]
ShowLabel[r, show_{height}]"/>
<coords x="-4" y="0" z="8"/>
<lineStyle thickness="6" type="0" typeHidden="1"/>
<eqnStyle style="implicit"/>
<outlyingIntersections val="false"/>
<keepTypeOnTransform val="true"/>
<caption val="%v cm"/>
</element>
<expression label="M" exp="((n' * x(C)), y(A))" type="point" />
<element type="point" label="M">
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="68" g="68" b="68" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<coords x="-3" y="4" z="1"/>
<pointSize val="4"/>
<pointStyle val="0"/>
</element>
<command name="Sequence">
<input a0="Polygon[Element[list1, i], Element[list2, i], Element[list2, i + 1], Element[list1, i + 1]]" a1="i" a2="1" a3="n - 1"/>
<output a0="l_{11}"/>
</command>
<element type="list" label="l_{11}">
<show object="false" label="true" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<listType val="polygon"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<expression label="l_{12}" exp="{Polygon[A, M, Element[list1, n + 1], If[n ≥ 1, Element[list1, n], B], If[n ≥ 1, Element[list2, n], B]]}" />
<element type="list" label="l_{12}">
<show object="false" label="true" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<expression label="listplast" exp="{If[more, Polygon[D, M, Element[list1, n']]]}" />
<element type="list" label="listplast">
<show object="false" label="false" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.20000000298023224"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="2" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Vector">
<input a0="C - (0, 1)" a1="B - (0, 1)"/>
<output a0="s"/>
</command>
<element type="vector" label="s">
<show object="false" label="true" ev="4"/>
<objColor r="0" g="0" b="255" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<coords x="3" y="0" z="0"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1" opacity="178"/>
<coordStyle style="cartesian"/>
<startPoint x="-3" y="-1" z="1"/>
</element>
<command name="Sequence">
<input a0="Polygon[D, A, Element[list2, i], Element[list1, i]]" a1="i" a2="1" a3="n"/>
<output a0="l1'"/>
</command>
<element type="list" label="l1'">
<show object="false" label="true" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<expression label="a_1" exp="(t * r)" />
<element type="numeric" label="a_1">
<value val="0"/>
<symbolic val="true" />
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
</element>
<command name="If">
<input a0="t < 1" a1="0" a2="If[t ≥ 1 ∧ t ≤ 2, t - 1, 1]"/>
<output a0="t2"/>
</command>
<element type="numeric" label="t2">
<value val="0"/>
<symbolic val="true" />
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
<algebra labelVisible="false"/>
</element>
<command name="If">
<input a0="t < 2" a1="0" a2="If[t ≥ 2 ∧ t ≤ 3, t - 2, 1]"/>
<output a0="t3"/>
</command>
<element type="numeric" label="t3">
<value val="0"/>
<symbolic val="true" />
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
</element>
<command name="If">
<input a0="t < 3" a1="0" a2="If[t ≥ 3 ∧ t ≤ 4, t - 3, 1]"/>
<output a0="t4"/>
</command>
<element type="numeric" label="t4">
<value val="0"/>
<symbolic val="true" />
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
</element>
<command name="If">
<input a0="t < 4" a1="0" a2="If[t ≥ 4 ∧ t ≤ 5, t - 4, 1]"/>
<output a0="t5"/>
</command>
<element type="numeric" label="t5">
<value val="0"/>
<symbolic val="true" />
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
</element>
<command name="Union">
<input a0="l_{11}" a1="l_{12}"/>
<output a0="l1"/>
</command>
<element type="list" label="l1">
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<expression label="l0" exp="{Polygon[B, C, Element[list2, 1]]}" />
<element type="list" label="l0">
<show object="false" label="false" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<expression label="l0'" exp="{Polygon[{A, B, C, D}]}" />
<element type="list" label="l0'">
<show object="false" label="true" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<expression label="num" exp="n' + more" />
<element type="numeric" label="num">
<value val="1"/>
<symbolic val="true" />
<objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
</element>
<command name="RemoveUndefined">
<input a0="Union[l0, l1]"/>
<output a0="listp"/>
</command>
<element type="list" label="listp">
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.10000000149011612"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<expression label="movedlistplast" exp="{Translate[Element[listplast, 1], Vector[(If[t ≥ 0 ∧ t ≤ 1, t, 1] * w) + (If[t ≤ 1, 0, t > 1 ∧ t ≤ num, t - 1] * s)]]}" />
<element type="list" label="movedlistplast">
<show object="false" label="true" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.20000000298023224"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="0" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Sequence">
<input a0="Translate[Element[listp, i], Vector[(If[t ≥ 0 ∧ t ≤ 1, t, 1] * w) + (If[t ≤ 1, 0, t > 1 ∧ t ≤ i, t - 1, i - 1] * s)]]" a1="i" a2="1" a3="n' + If[¬more, 1, 0]"/>
<output a0="movedlistp"/>
</command>
<element type="list" label="movedlistp">
<show object="false" label="true" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0.20000000298023224"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="0" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Union">
<input a0="list1" a1="{D}"/>
<output a0="list1'"/>
</command>
<element type="list" label="list1'">
<show object="false" label="false" ev="4"/>
<objColor r="255" g="0" b="0" alpha="0"/>
<layer val="0"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="2" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<pointStyle val="1"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Union">
<input a0="Sequence[((i * x(C)), ((m * x(C)) * i)), i, 0, n]" a1="{A}"/>
<output a0="list2'"/>
</command>
<element type="list" label="list2'">
<show object="false" label="false" ev="4"/>
<objColor r="0" g="255" b="0" alpha="0"/>
<layer val="0"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="2" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<pointStyle val="1"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Sequence">
<input a0="Segment[Element[list1', i], Element[list1', i + 1]]" a1="i" a2="1" a3="n'"/>
<output a0="lists1"/>
</command>
<element type="list" label="lists1">
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Sequence">
<input a0="Translate[Element[lists1, i], Vector[(If[t ≥ 0 ∧ t ≤ 1, t, 1] * w) + (If[t ≤ 1, 0, t > 1 ∧ t ≤ i + 1, t - 1, i] * s)]]" a1="i" a2="1" a3="n' + If[¬more, 1, 0]"/>
<output a0="movedlists1"/>
</command>
<element type="list" label="movedlists1">
<show object="false" label="true" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="3" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Sequence">
<input a0="Segment[Element[list2', i], Element[list2', i + 1]]" a1="i" a2="1" a3="n'"/>
<output a0="lists2"/>
</command>
<element type="list" label="lists2">
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Sequence">
<input a0="Translate[Element[lists2, i], Vector[(If[t ≥ 0 ∧ t ≤ 1, t, 1] * w) + (If[t ≤ 1, 0, t > 1 ∧ t ≤ i, t - 1, i - 1] * s)]]" a1="i" a2="1" a3="n' + If[¬more, 1, 0]"/>
<output a0="movedlists2"/>
</command>
<element type="list" label="movedlists2">
<show object="false" label="true" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="3" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Union">
<input a0="Sequence[(x(F), ((m * x(C)) * i)), i, 0, n]" a1="{G}"/>
<output a0="list3"/>
</command>
<element type="list" label="list3">
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="255" b="0" alpha="0"/>
<layer val="0"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="2" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<pointStyle val="1"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Sequence">
<input a0="Segment[Element[list3, i], Element[list3, i + 1]]" a1="i" a2="1" a3="n'"/>
<output a0="lists3"/>
</command>
<element type="list" label="lists3">
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="5" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Sequence">
<input a0="Translate[Element[lists3, i], Vector[(If[t ≤ i, 0, If[t ≥ i ∧ t < i + 1, t - i, 1]] * s)]]" a1="i" a2="1" a3="n'"/>
<output a0="movedlists3"/>
</command>
<element type="list" label="movedlists3">
<show object="true" label="true" ev="4"/>
<condition showObject="t > 1"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="3" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<expression label="movedbasel" exp="{Segment[Translate[B, Vector[(If[t < 1, t, 1] * w)]], Translate[C, Vector[(If[t < 1, t, 1] * w)]]]}" />
<element type="list" label="movedbasel">
<show object="false" label="false" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<lineStyle thickness="3" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<expression label="movedbaseu" exp="{Segment[Translate[A, Vector[(If[t < 1, t, 1] * w) + (If[t < 1, 0, t - 1] * s)]], Translate[D, Vector[(If[t < 1, t, 1] * w) + (If[t < 1, 0, t - 1] * s)]]]}" />
<element type="list" label="movedbaseu">
<show object="false" label="false" ev="4"/>
<objColor r="0" g="100" b="0" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
<algebra labelVisible="false"/>
<lineStyle thickness="3" type="0" typeHidden="1"/>
<pointSize val="5"/>
<angleStyle val="0"/>
</element>
<command name="Translate">
<input a0="D" a1="Vector[(If[t < 1, t, 1] * w) + (If[t < 1, 0, t - 1] * s)]"/>
<output a0="D'"/>
</command>
<element type="point" label="D'">
<show object="false" label="true"/>
<objColor r="0" g="0" b="255" alpha="0"/>
<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
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<pointSize val="3"/>
<pointStyle val="0"/>
</element>
<expression label="text6" exp=""（點擊邊，可顯示它的長度。）""/>
<element type="text" label="text6">
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<layer val="1"/>
<labelMode val="0"/>
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<selectionAllowed val="false"/>
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</element>
<expression label="text7" exp=""點選「分割平行四邊形」，著色部份能否移到長方形 A 內？
平行四邊形 C 的面積是多少？""/>
<element type="text" label="text7">
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<labelMode val="0"/>
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<selectionAllowed val="false"/>
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</element>
<expression label="text5" exp=""如何計算平行四邊形的面積？""/>
<element type="text" label="text5">
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</element>
<expression label="O2" exp="O1 + (3, 0)" type="point" />
<element type="point" label="O2">
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<expression label="O3" exp="O4" type="point" />
<element type="point" label="O3">
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<command name="Polygon">
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<element type="polygon" label="q1">
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<labelMode val="0"/>
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<element type="segment" label="n_1">
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<element type="segment" label="o_1">
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<element type="segment" label="p_1">
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<element type="segment" label="q_1">
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<element type="point" label="N1">
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<animation step="1" speed="1" type="1" playing="false"/>
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<expression label="N2" exp="N1 + (0, 4)" type="point" />
<element type="point" label="N2">
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<expression label="N3" exp="N1 + (-3, 4)" type="point" />
<element type="point" label="N3">
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<command name="Polygon">
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<element type="polygon" label="t6">
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<element type="segment" label="t_1">
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</element>
<element type="segment" label="r_1">
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<element type="segment" label="s_1">
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<element type="boolean" label="cut">
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SetValue(N1, C)"/>
<caption val="分割平行四邊形"/>
</element>
<expression label="text8" exp=""C""/>
<element type="text" label="text8">
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<expression label="text9" exp=""A""/>
<element type="text" label="text9">
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</construction>
</geogebra>