主題
Search

球體三角形選取


BallTrianglePickingDistribution

球體三角形選取是在一個球體內部隨機放置的點(對應於一般三角形的頂點)的三元組的選擇。n 個隨機三角形可以在 單位球 中,使用 Wolfram 語言 中的函式來選取RandomPoint[Ball[], {n, 3}].

上面展示了在一個單位球中隨機選取的頂點的三角形的面積分布。平均三角形面積

 A^_=9/(77)pi
(1)

(Buchta 和 Müller 1984, Finch 2010).

n 個隨機三角形可以在 單位球 中,使用 Wolfram 語言 中的函式來選取RandomPoint[Ball[], {n, 3}].

Hall (1982) 將在單位圓盤中隨機選取三個點以獲得銳角三角形的機率的確定推廣到 n球體。Buchta (1986) 隨後給出了 Hall 積分的閉合形式評估。設 P_n 是從 n-球體 中獨立且均勻選擇的三個點形成銳角三角形的機率,則

P_(2m+1)=-1/2-2^(2m-1)((2m; m)(4m; 2m))/((4m; m)(6m+1; 2m))+m(2m; m)^22^(2m)sum_(k=0)^(m)((2k; k))/((2m+k; m)(4m+2k; 2m+k))(3m+k+1)/((m+k)(3m+2k+1))
(2)
P_(2m+2)=1/4-3/(2^(2m+4))((4m+4; m+1))/((2m+2; m+1))+(2^(4m))/((2m; m)pi^2)[1/((2m+1)^2(2m; m))+sum_(k=0)^(m)(2^(2k)(3m+k-3))/((2k+1)(2k; k)(2m+k; m)(2m+k+2; 2))].
(3)

這些可以組合並以稍微複雜的閉合形式寫出

 P_n=pi^(-3/2){2^(2n-5)(n-1)[Gamma(1/2n)]^4[n_3F^~_2(1,n+1,1/2n+1;1/2(n+3),3/2n+1;1)-2_3F^~_2(1,n,1/2n+1;3/2n,1/2(n+3);1)] 
-(sqrt(pi)Gamma(2n))/(4^nGamma(3/2n)Gamma(1/2(n+1)))+1},
(4)

其中 _3F^~_2(a,b,c;d,e;z) 是一個正則化超幾何函式

BallTrianglePicking

前幾個是

P_2=4/(pi^2)-1/8 approx 0.280285
(5)
P_3=(33)/(70) approx 0.471429
(6)
P_4=(256)/(45pi^2)+1/(32) approx 0.607655
(7)
P_5=(1415)/(2002) approx 0.706793
(8)
P_6=(2048)/(315pi^2)+(31)/(256) approx 0.779842
(9)
P_7=(231161)/(277134) approx 0.834113
(10)
P_8=(4194304)/(606375pi^2)+(89)/(512) approx 0.874668
(11)
P_9=(9615369)/(10623470) approx 0.905106
(12)

(OEIS A093756A093757, OEIS A093758A093759, 以及 OEIS A093760A093761),如上圖所示。

P_2 的情況對應於 圓盤三角形選取


另請參閱

立方體三角形選取, 圓盤三角形選取, 幾何機率, 鈍角三角形, 球體點選取

使用 探索

參考文獻

Buchta, C. "四面體中隨機多面體的體積註釋。" Ill. J. Math. 30, 653-659, 1986.Buchta, C. 和 Müller, J. "球體中的隨機多面體。" J. Appl. Prob. 21, 753-762, 1984.Finch, S. "隨機三角形 III。" http://algo.inria.fr/csolve/rtg3.pdf. 4月 30, 2010.Hall, G. R. "n-球體中的銳角三角形。" J. Appl. Prob. 19, 712-715, 1982.Sloane, N. J. A. 序列 A093756, A093757, A093758, A093759, A093760, 和 A093761,出自 "整數序列線上百科全書"。

在 中被引用

球體三角形選取

請引用為

Weisstein, Eric W. "球體三角形選取。" 來自 --一個 Wolfram 網路資源。 https://mathworld.tw/BallTrianglePicking.html

主題分類