引入

一个正方体有六个面,为什么工程图纸上只画三个视图就够了?

为什么斜二测画法要规定” 轴方向长度减半、角度画成 “?这样画出来的图还是”对”的吗?

三视图还原几何体时,为什么有时候会有不止一种可能?

三维物体画在二维纸面上,必须损失信息。投影规则决定了损失哪些信息、保留哪些信息。三视图保留的是”各方向上的轮廓”,斜二测保留的是”可测量性”。

正文

定义

投影是用光线照射物体,在某个面上得到图形的方法。平行光线得到平行投影,点光源得到中心投影。

中心投影与平行投影

类型光线特点用途
中心投影交于一点近大远小,不能保持比例透视画、摄影
平行投影平行保持平行性和比例(特定方向)工程图、三视图

平行投影又分两种:

类型投射线与投影面效果
正投影垂直反映真实形状(当图形平行于投影面)
斜投影斜交形状变形

三视图用的是正投影:只有正投影才能保证”平行于投影面的线段长度不变”。

三视图

视图观察方向反映的量
正视图(主视图)从前向后长、高
侧视图(左视图)从左向右宽、高
俯视图从上向下长、宽

三条规律:

规律含义
长对正正视图与俯视图的长度对齐
高平齐正视图与侧视图的高度对齐
宽相等俯视图与侧视图的宽度相等

这三条规律来自”三个视图是同一物体在三个互相垂直方向上的正投影”,不是人为约定。

三视图还原几何体

步骤做法
1由正视图确定高度和左右轮廓
2由俯视图确定底面形状
3由侧视图确定前后方向的凹凸
4综合判断,必要时构造模型验证

为什么可能有多解? 因为三视图只给出三个方向的轮廓,遮挡关系被压平了。一个凸起和一个凹槽,在某些方向上可能投影相同。这就是工程上还需要剖视图的原因。

斜二测画法

定义

斜二测画法是画水平放置平面图形直观图的常用方法: 轴方向长度不变, 轴方向长度减半, 轴与 轴的夹角画成 (或 )。

规则内容
建系在原图中取互相垂直的 、 轴
画轴直观图中两轴成
横向平行于 轴的线段长度不变
纵向平行于 轴的线段长度变为原来的一半
平行性原图中的平行线仍平行

为什么要减半? 因为 的斜轴会把纵向”压缩”视觉上的一半,只有把长度也减半,图形才不会显得被拉长。这是为了让直观图看起来”像”,而不是为了保持面积。

面积关系

用斜二测画出的直观图,面积是原图面积的 倍。

这个比例是固定的,因为所有纵向线段都乘了 ,而轴间夹角为 ,,两者相乘即得。

图形原面积直观图面积
边长 的正方形
底 高 的三角形

做题时若给出直观图面积求原图面积,要除以 ,即乘以 。

常见误区

错误说法问题
”三视图能唯一确定几何体”存在多解情况
”斜二测画法保持面积”面积为原来的
“斜二测中所有线段都缩短一半”只有 轴方向减半
”中心投影也保持平行性”不保持,近大远小
”侧视图是从右向左看”通常规定为从左向右

引出

为什么正投影能保持平行线段的长度比例,而中心投影不能?

三视图的多解性在工程上如何通过剖视图消除?

斜二测画法的面积比例能否用线性变换的雅可比行列式解释?