强基初中数学&学Python——第143课 非轴对称图形与手性

  如果一个图形,只通过平移和旋转无法与它成轴对称的图形重叠,这个图形就是非轴对称图形。在客观世界中轴对称图形虽然多,但非轴对称图形更多,是什么原因造成图形成为非轴对称图形呢?

  从上一节课,我们知道等腰三角形是轴对称图形。不失一般性,假如等腰三角形的腰是5,低是6,那么它的对称轴把三角形分割为边长分别为3、4、5的直角三角形,如下图,这两个直角三角形还是轴对称图形吗?

 

  等腰三角形图(1)被对称分开两个直角三角形图(2)和图(3),图(2)和图(3)对于x=4执行成轴对称,但图(2)平移到3边重叠时,4、5边不重叠;平移到4边重叠时,3、5边不重叠;平移加旋转到5边重叠时,3、4边不重叠;因此它们都不是轴对称图形。它们无疑是全等形,那么它们是什么不一样呢?

  我们在三角形内部(不含边)取一点,会发现图(2)的三条边按大小顺序是逆时针分布;而图(3)顺时针分布。一般我们把图形的这种性质叫做手性,这一点不妨叫做“手性中心”。

  如果两个全等形成轴对称,但如果只通过平移、旋转无法使它们重叠的,就称这两个全等形有不同的手性。

  手分左右,手性分左旋和右旋分别采用左手定测和右手定测。

     对于平面图形,先选取图形的手性三要素(这三要素与成轴对称的三要素除非翻转否则无法重合),按某种规则进行排序,拇指指向自己,四指按排序弯转,符合左手的是左手定测,相应图形是左旋图形;符合右手的是右手定测,相应图形是右旋图形。如下图,图(2)是右旋图形,图(3)是左旋图形。

 

  在上例中,如果是等腰直角三角形,情况会怎样呢?从下图中可知,等腰直角三角形分开的两部分还是等腰直角三角形,因此还是轴对称图形。

 

  等腰三角形是轴对称图形,非等腰三角形是具有手性的非轴对称图形。

  一个非矩形的不等边平行四边形是非轴对称图形,如何确定它的手性呢? 

  如下图,连接平行四边形的两个锐角顶点,把平形四边形分为两个钝角三角形,这两个钝角三角形的手性就是平行四边形的手性。

 

 

 

  按照三角形手性判定的方法,图(1)的平行四边形是左旋,图(2)的平行四边形是右旋。

  从非轴对称梯形又如何确定它的手性呢?

  延长梯形的腰,交于一点,形成了一个三角形,这个三角形的手性就是梯形的手性。非轴对称梯形两底角是不相等的,根据三角形的大角对大边,可以对三角形进行手性判定。如下图,

 

,得a<b<c,该三角形的手性为右旋,即该梯形的手性也是右旋。

  如下图,这样的梯形会怎样呢?

 

恢复三角形后是一个等腰三角形,因此按上面梯形的方法判定是没有手性,这显然是不对的。这个说明除了三角形,其它非轴对称图形的手性判定是一个复杂的过程。也许,除了三角形,讨论其它图形的手性也无多大意义。因此把手性的研究范围限制在三角形。

 

  练习题1:判定下面三角形的手性。