【計算幾何】
一、基礎概念
1.點:
在解決平面幾何問題時,都是在平面座標系下計算。點都用A(x,y)來表示。
對於一個點(x,y),它既可以表示一個點,也可以表示一個向量。
2.向量
向量可以形象化地表示為帶箭頭的線段。箭頭所指代表向量的方向,線段的長度代表向量的大小。如果給定了向量的起點 A 與終點B ,則向量可以表示為 ,也可以用字母(如a、b、u、v)表示(書寫時需要在字母頂加上小箭頭)。
用一個點表示一個向量,它的起點就是原點。
若起點A(x1,y1),終點B(x2,y2),那麼可以表示為(x2-x1,y2-y1)。
- 向量的模
對於一個向量
若的座標表示為(x,y),那麼它的模就是||=。
- 向量的加減法:
可以用座標直觀地表示出來。
對於和,如果它們用點表示分別為:(x1,y1),(x2,y2),那麼+==(x1+x2,y1+y2)。
構造一個平行四邊形取其對角線大概就是這個向量。
- 向量的乘除法:
代表向量的伸長或縮短,乘以一個負數可以使向量的方向反向。
=(x,y),則:*k=(kx,ky),/k=(x/k,y/k)。
- 向量的夾角
在空間裡任取一點O,再任取兩點A,B,令=,=,則∠AOB叫做和的夾角,記作<
- 向量的點積
對於兩個向量:=(x1,y1),=(x2,y2),它們的點積用·表示,·=x1*x2+y1*y2。它的結果是一個標量。
它的幾何意義是在方向上的投影與||的乘積。即:·=||*||*cos<,>。
影象上就是OH*OB。∠AOH就是<,>。
用途:
由它的幾何意義可知:·=0⊥,同時,利用點積的式子也可以算出夾角的餘弦值,進而知道夾角的大小。
同時,一個與=(x,y)垂直的向量為=(y,-x)。
- 向量的叉積
很複雜的一個東西,建議自行百度。做題記一下結論就行了。
我們定義二維叉積為a×b=x1y2-x2y1,它的幾何意義是,叉積結果大小=以a,b兩條邊為鄰邊所作成的平行四邊形的有向面積。即:a×b=|a|×|b|×sin<a,b>。
用途:
根據叉積結果,我們可以判斷a,b的方向。若a×b>0,則b在a的逆時針方向。若a×b<0,則b在a的順時針方向。
同時可以推出:a×b=-b×a,a×b=0a,b共線。
- 向量的旋轉
向量a=(x,y)沿起點逆時針旋轉(弧度),得到的向量b的座標為b=((x*cos)-(y*sin),(x*sin)+(y*cos))。證的話用和角公式套一下再展開就行了。
3.線段:
①可以用兩個端點來表示,例如:線段AB。
②可以用一個點+向量來表示。
點-點=向量;點+向量=點;點-向量=點。
線段AB上的任意一點C滿足:∀C∈AB,∃p∈[0,1],C=pA+(1-p)B【A、B是向量,C也是向量。】
4.弧度制
用弧長與半徑之比度量對應圓心角角度的方式,叫做弧度制,用符號rad表示,讀作弧度。等於半徑長的圓弧所對的圓心角叫做1弧度的角。
弧度制的基本思想是使圓半徑與圓周長有同一度量單位,然後用對應的弧長與圓半徑之比來度量角度,這一思想的雛型起源於印度。那麼半圓的弧長為π,此時的正弦值為0,就記為sinπ= 0,同理,1/4圓周的弧長為π/2,此時的正弦為1,記為sin(π/2)=1。從而確立了用π、π/2分別表示半圓及1/4圓弧所對的中心角。其它的角也可依此類推。
二、幾個問題
- 求兩直線(線段)的交點(假設有交點且兩直線不共線)
S1=,S2=,那麼
【E指 向量】
- 求E到直線AB的垂足D:
那麼:
- 求多邊形面積
大概就是把多邊形分成很多的三角形,三角形的面積是有向的,然後加起來大概就會抵消一部分,就變成多邊形面積了。
- 判定點的位置
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