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重心座標


重心座標是數字的三元組 (t_1,t_2,t_3),對應於放置在參考三角形頂點處的質量 DeltaA_1A_2A_3。這些質量然後確定一個點 P,它是這三個質量的幾何質心,並用座標 (t_1,t_2,t_3) 標識。三角形的頂點由 (1,0,0)(0,1,0)(0,0,1) 給出。重心座標由 Möbius 於 1827 年發現(Coxeter 1969, p. 217; Fauvel et al. 1993)。

Barycentric

要找到任意點 P 的重心座標,從直線 A_1P 與邊 A_2A_3 的交點 Q 處找到 t_2t_3,然後確定 t_1 作為 A_1 處的質量,這將平衡 Q 處質量 t_2+t_3,從而使 P 成為質心(左圖)。此外,三角形 DeltaA_1A_2PDeltaA_1A_3PDeltaA_2A_3P 的面積與 P 的重心座標 t_3t_2t_1 成比例(右圖;Coxeter 1969, p. 217)。

重心座標是齊次的,所以

 (t_1,t_2,t_3)=(mut_1,mut_2,mut_3)
(1)

對於 mu!=0

歸一化使得它們成為子三角形實際面積的重心座標稱為齊次重心座標。歸一化使得

 t_1+t_2+t_3=1,
(2)

使得座標給出由原始三角形面積歸一化的子三角形面積的重心座標稱為面積座標(Coxeter 1969, p. 218)。重心座標和面積座標可以為幾何定理提供特別簡潔的證明,例如勞斯定理塞瓦定理梅涅勞斯定理(Coxeter 1969, pp. 219-221)。

下表總結了一些常見中心的(不一定是齊次的)重心座標。在表中,abc 是三角形的邊長,s 是其半周長

三角形中心重心座標
外心 O(a^2(b^2+c^2-a^2), b^2(c^2+a^2-b^2), c^2(a^2+b^2-c^2))
旁心 J_A(-a,b,c)
旁心 J_B(a,-b,c)
旁心 J_C(a,b,-c)
格爾貢點 Ge((s-b)(s-c), (s-c)(s-a), (s-a)(s-b))
內心 I(a,b,c)
納格爾點 Na(s-a,s-b,s-c)
垂心 H((a^2+b^2-c^2)(c^2+a^2-b^2), (b^2+c^2-a^2)(a^2+b^2-c^2), (c^2+a^2-b^2)(b^2+c^2-a^2))
外心對稱點 K(a^2,b^2,c^2)
三角形質心 G(1,1,1)

在重心座標中,直線具有線性齊次方程。特別地,連線點 (r_1,r_2,r_3)(s_1,s_2,s_3) 的直線具有方程

 |r_1 r_2 r_3; s_1 s_2 s_3; t_1 t_2 t_3|=0
(3)

(Loney 1962, pp. 39 和 57; Coxeter 1969, p. 219; Bottema 1982)。如果三角形 DeltaP_1P_2P_3 的頂點 P_i 具有重心座標 (x_i,y_i,z_i),則三角形的面積為

 DeltaP_1P_2P_3=|x_1 y_1 z_1; x_2 y_2 z_2; x_3 y_3 z_3|DeltaABC
(4)

(Bottema 1982, Yiu 2000)。


參見

面積座標, 精確三線座標, 齊次重心座標, 三線座標

使用 探索

參考文獻

Bogomolny, A. "重心座標." http://www.cut-the-knot.org/triangle/barycenter.shtml.Bottema, O. "關於重心座標中三角形的面積." Crux. Math. 8, 228-231, 1982.Coxeter, H. S. M. "重心座標." §13.7 in 幾何學導論,第 2 版。 New York: Wiley, pp. 216-221, 1969.Fauvel, J.; Flood, R.; and Wilson, R. J. (Eds.). Möbius 和他的帶:十九世紀德國的數學和天文學。 Oxford, England: Oxford University Press, 1993.Joy, K. "重心座標." 1996. http://graphics.idav.ucdavis.edu/education/GraphicsNotes/Barycentric-Coordinates/Barycentric-Coordinates.html.Loney, S. L. 座標幾何要素,2 卷合訂本。第二部分:三線座標。 London: Macmillan, 1962.Sommerville, D. M. Y. 解析圓錐曲線,第 3 版。 London: G. Bell and Sons, 1961.Yiu, P. "平面歐幾里得幾何中齊次重心座標的應用." Internat. J. Math. Ed. Sci. Tech. 31, 569-578, 2000. http://www.math.fau.edu/yiu/barycentric.pdf.

在 中引用

重心座標

請引用為

Weisstein, Eric W. "重心座標." 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/BarycentricCoordinates.html

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