三角恒等式可视化工具

三角恒等式是数学中的一个基础概念,但它们往往难以直观理解。为了帮助学生更好地理解这些恒等式,开发了一款可视化工具。这款工具不仅能够展示三角函数的图形,还能让用户通过调整参数来直观地看到函数的变化,从而加深对三角恒等式的理解。

快速开始

如果没有时间阅读完整的帮助文档,但想要快速体验如何使用这个数学辅导程序来可视化三角函数,请按照以下步骤操作:

  1. 下载并构建解决方案。
  2. 在Visual Studio中按F5运行程序。程序应该显示四个不同颜色的函数曲线。
  3. 在右上角的“选择函数”列表框中点击“My Cosine Function”。现在余弦曲线是活动函数,并以深蓝色显示。
  4. 使用相位偏移滑块控制(或“轨迹条”)来改变相位偏移值,并观察余弦波如何移动以“对齐”正弦波(绿色)。当相位偏移值为π/2或大约1.57时,两个函数对齐,直观地证明了三角恒等式cos(x) = sin(π/2 - x)。

使用代码

下载并使用Visual Studio打开解决方案。它由两个项目组成:

  • MathTutor - 主要的表单解决方案。
  • ControlLib - 包含.NET用户控件的库(DLL)。

通过按F6构建解决方案。

这个类定义了数学函数的属性和行为。它包括函数表达式、名称、颜色、参数等。

public class MathFunction { public Func MyFunc { get; set; } public string Name { get; set; } public string Formula { get; set; } public Color ActiveColor { get; set; } public Color InactiveColor { get; set; } public Color LightColor { get; set; } public double Amplitude { get; set; } public double Frequency { get; set; } public double HorizontalShift { get; set; } public double VerticalShift { get; set; } public string[] Labels { get; set; } public double[] InitValues { get; set; } public bool Visible { get; set; } }

在左侧的画布上绘制图形的任务由picCanvas_Paint方法完成,它调用DrawScene方法。LabelControls、DrawAxes、DrawCurve和DrawPoint方法分别执行它们名称所暗示的功能。

private void DrawScene(Graphics graphics) { graphics.SmoothingMode = SmoothingMode.AntiAlias; graphics.Clear(this.BackColor); LabelControls(); DrawAxes(graphics); DrawCurve(graphics); DrawPoint(graphics); graphics.Transform = transformation; }

ControlLib包含一个从UserControl派生的类,允许构建一个复合控件,包括GroupBox、TextBox、Button等。

public partial class MathFunctionUserControl : UserControl { ... }

当显示数学函数详情对话框时,会创建四个MathFunctionUserControls,每个预定义的数学函数一个。这些控件随后在FlowLayoutPanel中显示。使用此对话框,可以设置函数的名称、颜色以及它是否在画布(PictureBox)上可见。

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