【制作过程】
1.进入网络画板首页:https://www.netpad.net.cn,单击“开始作图”按钮,进入作图页面.
2.分析:此题中每个白色扇形的圆心角均为270°,所有圆心构成一个矩形点阵,相邻的两个扇形成轴对称图形,既然如此,相邻两个扇形的旋转方向就是相反的.
面对如此复杂的情形,我们不妨简化图形探究一番.我们先绘制一个最简单的2行2列的图案观察观察.左上角的1号扇形的圆心在第0行第0列,弧的起点为点A在圆心的“3点钟方向”,将点A逆时针方向旋转270°即可得到1号圆弧;右上角的2号扇形的圆心在第0行第1列,弧的起点D在圆心的“6点钟方向”,将点D绕圆心逆时针旋转270°即可得到2号圆弧;左下角的3号扇形的圆心在第1行第0列,弧的起点B在其圆心的“12点方向”上,将其绕圆心逆时针旋转270°可以得到3号圆弧;右下角的4号扇形的圆心在第1行第1列,圆弧起点C在其圆心的“9点钟方向”上,将其绕圆心逆时针旋转270°即可得到4号圆弧(如图1).
第一个需要解决的问题是圆心的位置,这个比较常见,只要将圆弧的编号a稍加处理一下即可生成第a段圆弧的圆心所在行数与列数.
第二个需要解决的问题是圆弧的起点的问题.在网络画板中,圆上的“3点钟方向”上的点,其点值为0,“6点钟方向”上的点,其点值为1.5*pi,“9点钟方向”上的点,其点值为pi;“12点方向”上的点,其点值为0.5*pi.
第三个问题就是旋转方向.偶数列偶数行上的扇形需要逆时针旋转(比如1号扇形,它在第0列第0行,它要绕圆心逆时针方向旋转);奇数列偶数行上的扇形要顺时针旋转(比如2号扇形,它在第1列第0行,它要顺时针方向旋转);偶数列奇数行上的扇形需要顺时针方向旋转(比如3号扇形,它在第0列第1行,它要顺时针方向旋转);奇数列奇数行上的扇形需要逆时针方向旋转(比如4号扇形,它在第1列第1行,它要逆时针方向旋转).

图1 四把扇子
经过刚才的一番分析,下面我们开始制作.
3.新增变量a、m、t、n.变量a为每个扇形进行编号,范围是-1~10,增量为1;变量m控制每行的扇形数量,范围是0~10,增量为1;变量t为旋转弧度变量,范围是0~2*pi,增量为0.031415;变量n决定扇形的总个数,范围是0~100,增量为1(如图2).

图2 新增变量尺
4.给第a个扇形的圆心A定位.将坐标原点O进行直角坐标平移,水平方向平移mod(a,m)*1.1,垂直方向平移-floor(a/m)*1.1,得到第a个扇形的圆心A.这里的mod(a,m)表示圆心所在的列数,floor(a/m)表示圆心所在的行数,前面的负号表示向下平移,因数1.1的意思是相邻两个扇形的圆心距为1.1个单位(如图3).
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图3 平移变换确定圆心A
5.确定第a个扇形的圆弧起点B.将点A进行极坐标平移,距离为0.5,角度为if(mod(mod(a,m),2)==0andmod(floor(a/m),2)==0,t,mod(mod(a,m),2)==1andmod(floor(a/m),2)==0,3pi/2-t,mod(mod(a,m),2)==0andmod(floor(a/m),2)==1,pi/2-t,mod(mod(a,m),2)==1andmod(floor(a/m),2)==1,pi+t),平移得到点B,点B即为第a个扇形的圆弧起点.这是最为关键的一步,具体解释一下:mod(mod(a,m),2)判断扇形所在列数的奇偶性,值为0代表偶数列,值为1代表奇数列;mod(floor(a/m),2)判断扇形所在行数的奇偶性,值为0代表偶数行,值为1代表奇数行.
if()函数的第一部分“mod(mod(a,m),2)==0andmod(floor(a/m),2)==0,t”的含义是:若扇形在偶数列偶数行(读者可以比照图1中的1号扇形进行理解),则将圆心水平向右平移0.5个单位且逆时针方向旋转t弧度得到圆弧的起点B.
if()函数的第二部分“mod(mod(a,m),2)==1andmod(floor(a/m),2)==0,3pi/2-t”的含义:若扇形在奇数列偶数行(比如图1中的2号扇形),则将圆心水平向右平移0.5个单位,再绕圆心旋转3pi/2-t弧度得到圆弧的起点,3pi/2弧度对应“6点钟方向”,-t表示顺时针方向旋转t弧度.
if()函数的第三部分“mod(mod(a,m),2)==0andmod(floor(a/m),2)==1,pi/2-t”的含义:若扇形在偶数列奇数行(比如图1中的3号扇形),则将圆心首先水平向右平移0.5个单位,再将平移后的点绕圆心旋转pi/2-t弧度得到圆弧的起点,pi/2弧度对应“12点钟方向”,-t表示顺时针方向旋转t弧度.
if()函数的第四部分“mod(mod(a,m),2)==1andmod(floor(a/m),2)==1,pi+t”的含义:若扇形在奇数列奇数行(比如图1中的4号扇形),则将圆心首先水平向右平移0.5个单位,再将平移所得的点绕圆心旋转pi+t弧度得到圆弧的起点,pi弧度对应“9点钟方向”,+t表示逆时针方向旋转t弧度.
6.生成扇形.将点B绕点A逆时针方向旋转270°,得到点C;依次选中点A、B、C,利用工具“圆心与两点的弧”构造优弧;修改优弧的属性为扇形,并填充为白色(如图4).

图4 构造扇形
7.构造圆弧的轨迹完成作图.依次选中变量a和优弧,构造轨迹,在轨迹属性对话框中将变量a的起值修改为0,止值修改为n-1,样本数修改为n(如图5),轨迹生成后,在其属性里勾选“色随原象”.

图5 构造扇形的轨迹
最后将画板背景颜色修改为黑色,将变量m、t、n的字体颜色修改为白色,变量a拖动到-1,并隐藏三点优弧,变量尺a,点A、B、C即可.