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站在哪里看塑像的视角最大V5

火烧 2016-12-15 07:37:37 1053
上海吴淞公园内有一座民族英雄陈化成(1776—1842)的塑像,塑像高3.5米,塑像下面的底座与基座共高2.46米。你知道站在哪里看可使视角最大吗? 我们可以通过几何作图的方法来解决这个问题。在纸上画一条直线l表示地面,l上方画一条垂线,垂足记为A。在垂线

上海吴淞公园内有一座民族英雄陈化成(1776—1842)的塑像,塑像高3.5米,塑像下面的底座与基座共高2.46米。你知道站在哪里看可使视角最大吗?

我们可以通过几何作图的方法来解决这个问题。在纸上画一条直线l表示地面,l上方画一条垂线,垂足记为A。在垂线上按一定比例分别取A'、B、C三点,使得AA'的长度等于观察者眼睛离地面的高度(假设这个高度为1.5米),AB的长度等于底座与基座的高度之和2.46米,BC的长度等于塑像的高度3.5米。

画一条BC的垂直平分线O'm,垂足O'是BC的中点。再过A'画一条与地面平行的水平直线A'm'。以O'A'为半径,以B或C为圆心作圆,在BC的右侧交直线m于O点。再以0为圆心,O'A'为半径作圆。这个圆过B、C两点,且与直线m'切于M'。过M'作l的垂线,垂足记为M。这个M点就是所要求的视角最大的站立地点。

这是为什么呢?我们不妨设观察者站在A右侧的某一点N上。过N点作l的垂线交m'于N',∠BN∠C就是观察者站在N处看塑像的视角。设BN'交圆O于D点,连接CD,那么∠BDC是•CDN'的外角,大于不相邻的内角∠BN'C。另一方面,∠BM'C(站在M处观察者的视角)与∠BDC都是弧BC上的圆周角,它们是相等的,因而∠BM'C>∠BN'C。也就是说,M点确实是视角最大的位置。


从图上我们可以知道AM的长度大致为2.1米,∠BM'C大致是40°。

那么,有没有一个精确的计算公式呢?有的。一般地说,如果塑像高BC=h,底座加基座的高AB=p,观察者水平视线的高MM'=e。当e<p时,观察者最大视角的站立位置M距塑像底部A的距离为

$AM = \sqrt {{{(p - e + \frac{h}{2})}^2} - {{(\frac{h}{2})}^2}} $

按此公式算得的AM≈2.07米。

位于上海外滩的海关大钟,直径是5.50米,大钟的下边缘离地面高56.75米,假定观察者的水平视线高度是1.55米,你能算出站在哪里看到的大钟最大吗?

关键词:视角

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