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计算几何

Yurchiu 2021-07-06, 21:20:40 706 隐藏左右两栏 展示左右两栏

这里是关于计算几何的知识,摘自 Yurchiu 做的 PPT。

我还没上高中,就让我搞这些少儿不宜的内容 qwq。

暂时只有 向量 还能理解,所以只有关于向量的内容。

计算几何简介

需要计算的几何。即讨论点、线、面之间的相互关系,比如线段之间的相交关系,多边形的面积等。

做计算几何题是一项艰苦的体力劳动。计算几何就是让你想到但写不出来。

“说的比做的容易得多得多……”

向量

向量,同矢量,⼀个有方向、大小的量。数对应着标量。

二维平面上,⼀个点 AA 与向量 OA=a=(xA,yA)\vec{OA} = \vec{a} = (x_A, y_A) 等价,程序实现时不对点与向量作区分(向量的坐标表示)。向量通常用小写字母表示。

A(xA,yA)A(x_A, y_A)B(xB,yB)B(x_B, y_B),则向量 AB=BA=(xBxA,yByA)\vec{AB} = B-A = (x_B-x_A, y_B-y_A)

一些内容

  1. 模长 a|\vec{a}|a\vec{a}的长度。

  2. 零向量 0\vec{0}0=0|\vec{0}|=0

  3. 单位向量:a=1|\vec{a}|=1

  4. 共线(平行)向量:方向相同或相反。

  5. 相等向量:方向相同,长度相同。

  6. 旋转:向量 (x,y)(x, y) 绕坐标原点逆时针旋转 θθ 度。

  7. 平面向量基本定理、基底、夹角、垂直、正交分解、投影……

运算

线性运算

加,减,数乘。

点积

ab=abcosθ\vec{a}\cdot \vec{b} = |\vec{a}| |\vec{b}| \cos θ

其中 θθ 表示由 a\vec{a}旋转到 b\vec{b}所经过的夹角。其绝对值等于 a\vec{a}b\vec{b}上的投影的模长乘上向量 b\vec{b}的模长。

a=(x1,y1)\vec{a} = (x_1, y_1)b=(x2,y2)\vec{b} = (x_2, y_2),则它们的点积等于:

x1x2+y1y2x_1x_2 + y_1y_2

简单应用:两个向量垂直 其点积为 00

叉积

ab=absinθ\vec{a}\cdot \vec{b} = |\vec{a}| |\vec{b}| \sin θ

几何意义为,以两个向量为邻边构成的平行四边形的有向面积。当 b\vec{b}a\vec{a}左侧时为正,右侧时为负(其方向遵循右手定则)。

a=(x1,y1)\vec{a} = (x_1, y_1)b=(x2,y2)\vec{b} = (x_2, y_2),则它们的点积等于:

x1y2x2y1x_1y_2 - x_2y_1

简单应用:两个向量平行 其叉积为 0\vec{0}

向量的旋转

把向量 a=(x,y)\vec{a} = (x, y) 旋转 θθ 弧度后得到的坐标为:

(xcosθysinθ,xsinθ+ycosθ)(x \cos θ - y \sin θ, x \sin θ + y \cos θ)





本文作者:Yurchiu

本文链接:https://yz-hs.github.io/b312e0188674/

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