空間幾何基礎

1.線的表示

??選定一個基點

??然后確定一個方向向量
??就能得到一條直線
??稍作轉化得到參數方程(parametric equation of a line in 3d space)
??以及直線的對稱方程(sysmmetric equation)
??我們很容易注意到,如果方向向量有成員為0,那么上述等式就有問題了,這個時候,說明這個線落在一個面里面。
??比方說,a=0,那么很容易就得到
??也就是說這條線位于 x=x0 平面上(平行于yz平面)

2.面的表示

??選定一個基點

??然后確定法向量


??就能得到一個平面
??General Form:

3.點、線、面關系計算

兩條線平行:

??他們的 direction vector 關系是 scalar multiple

兩條面平行:

??他們的 normal vector 關系是 scalar multiple

計算線和面的夾角:

??90度減去線和面法線的夾角

計算線和面的交點:

??將線轉化成參數方程然后帶入面的方程求出參數,就能確定交點坐標

計算面和面的交線:

??將兩個面的法向量叉乘得到方向向量
??取方向向量上不為零的一個方向,比方說x,令x=0,根據兩個平面方程求出對應的 y 和 z,也就是基點
??一個點,一個方向,確定一條線。

計算點到面的距離:

??假設有點坐標(x,y,z),平面方程ax+by+cz-d=0,那么該點到面的距離為

計算兩個平行面的距離:

??可以近似轉化成點到面距離的求解思路

skew lines(不平行且不相交的直線)之間的距離:

??1. 求出兩條線的方向向量
??2. 用這兩個向量求出法向量
??3. 在這兩條skew lines 上各隨機取一個點
??4. 我們得到了兩個平行面
??5. 平行面的距離就是這兩條 skew lines 的距離

計算點到線的距離:

??直觀可見,有點 a 和線 l,在線上任取一點p,點 a 減去 p 得到向量 u,l 的方向向量為 v,點到線的距離就是 u v 的叉乘除以 v 的模量。

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