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平面-平面交線


只要兩個平面不平行,它們總是相交於一條直線。設平面以 Hessian 標準型指定,則交線必須垂直於 n_1^^n_2^^,這意味著它平行於

 a=n_1^^xn_2^^.
(1)

為了唯一地確定這條直線,還需要找到直線上的一個特定點。這可以透過找到同時位於兩個平面上的點來確定,即滿足以下條件的點 x_0

n_1^^·x_0=-p_1
(2)
n_2^^·x_0=-p_2.
(3)

一般來說,這個系統是欠定的,但可以透過設定 z_0=0(假設 z 分量 a 不為 0;或者其他類似的條件)並求解來找到一個特解。則交線的方程為

 x=x_0+ta
(4)

(Gellert 等人,1989年,第 542 頁)。一種避免上述特殊處理的通用方法是定義

m=[n_1^^ n_2^^]^(T)
(5)
b=-[p_1; p_2].
(6)

然後使用線性求解技術找到 x_0mx_0=b 的特解,方向向量將由 零空間 m 給出。

設三個平面由三點 (x_(ij),y_(ij),z_(i,j)) 指定,其中 i,j=1, 2, 3,i 表示平面編號,j 表示第 ji 平面的點。交點 (x,y,z) 可以透過同時求解由每個平面與 (x,y,z) 共面產生的三個方程來直接(如果繁瑣地)獲得,即

 |x y z 1; x_(i1) y_(i1) z_(i1) 1; x_(i2) y_(i2) z_(i2) 1; x_(i3) y_(i3) z_(i3) 1|=0
(7)

對於 i=1, 2, 3,使用 克萊姆法則

Plane-PlaneIntersection

如果三個平面分別由一個點 x_k 和一個單位法向量 n_k^^ 指定,則唯一的交點 x 由下式給出

 x=((x_1·n_1^^)(n_2^^xn_3^^)+(x_2·n_2^^)(n_3^^xn_1^^)+(x_3·n_3^^)(n_1^^xn_2^^))/(|n_1^^ n_2^^ n_3^^|),
(8)

其中 |n_1^^ n_2^^ n_3^^| 是透過並排放置向量 n_i^^ 形成的矩陣行列式。如果其中兩個平面平行,則

 |n_1^^ n_2^^ n_3^^|=0,
(9)

並且沒有交點(Gellert 等人,1989年,第 542 頁;Goldman,1990年)。對於 Hessian 標準型中的平面,可以很容易地檢查此條件。

共享一條公共線的平面集合稱為平面束,而共享一個公共點的平面集合稱為點束


另請參閱

點束, 平面, 平行平面, 平面, 平面束

使用 探索

參考文獻

Gellert, W.; Gottwald, S.; Hellwich, M.; Kästner, H.; 和 Künstner, H. (編). VNR 簡明數學百科全書》,第 2 版。 紐約:範·諾strand Reinhold,第 541-543 頁,1989 年。Goldman, R. “三個平面的交集。” 在 Graphics Gems I (A. S. Glassner 編)中。聖地亞哥:學術出版社,第 305 頁,1990 年。

在 中引用

平面-平面交線

引用為

Weisstein, Eric W. “平面-平面交線。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/Plane-PlaneIntersection.html

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