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空间几何基础

空间几何基础

作者: 曹志文 | 来源:发表于2018-06-03 06:45 被阅读0次

    1.线的表示

      选定一个基点

      然后确定一个方向向量
      就能得到一条直线
      稍作转化得到参数方程(parametric equation of a line in 3d space)
      以及直线的对称方程(sysmmetric equation)
      我们很容易注意到,如果方向向量有成员为0,那么上述等式就有问题了,这个时候,说明这个线落在一个面里面。
      比方说,a=0,那么很容易就得到   也就是说这条线位于 x=x0 平面上(平行于yz平面)

    2.面的表示

      选定一个基点

      然后确定法向量


      就能得到一个平面   General Form:

    3.点、线、面关系计算

    两条线平行:

      他们的 direction vector 关系是 scalar multiple

    两条面平行:

      他们的 normal vector 关系是 scalar multiple

    计算线和面的夹角:

      90度减去线和面法线的夹角

    计算线和面的交点:

      将线转化成参数方程然后带入面的方程求出参数,就能确定交点坐标

    计算面和面的交线:

      将两个面的法向量叉乘得到方向向量
      取方向向量上不为零的一个方向,比方说x,令x=0,根据两个平面方程求出对应的 y 和 z,也就是基点
      一个点,一个方向,确定一条线。

    计算点到面的距离:

      假设有点坐标(x,y,z),平面方程ax+by+cz-d=0,那么该点到面的距离为

    计算两个平行面的距离:

      可以近似转化成点到面距离的求解思路

    skew lines(不平行且不相交的直线)之间的距离:

      1. 求出两条线的方向向量
      2. 用这两个向量求出法向量
      3. 在这两条skew lines 上各随机取一个点
      4. 我们得到了两个平行面
      5. 平行面的距离就是这两条 skew lines 的距离

    计算点到线的距离:

      直观可见,有点 a 和线 l,在线上任取一点p,点 a 减去 p 得到向量 u,l 的方向向量为 v,点到线的距离就是 u v 的叉乘除以 v 的模量。

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