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平面-平面交线


只要两个平面不平行,它们总是相交于一条直线。设平面以 Hessian 标准型指定,则交线必须垂直于 n_1^^n_2^^,这意味着它平行于

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

为了唯一地确定这条直线,还需要找到直线上的一个特定点。这可以通过找到同时位于两个平面上的点来确定,即满足以下条件的点 x_0

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

一般来说,这个系统是欠定的,但可以通过设置 z_0=0(假设 z 分量 a 不为 0;或者其他类似的条件)并求解来找到一个特解。则交线的方程为

 x=x_0+ta
(4)

(Gellert 等人,1989年,第 542 页)。一种避免上述特殊处理的通用方法是定义

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

然后使用线性求解技术找到 x_0mx_0=b 的特解,方向向量将由 零空间 m 给出。

设三个平面由三点 (x_(ij),y_(ij),z_(i,j)) 指定,其中 i,j=1, 2, 3,i 表示平面编号,j 表示第 ji 平面的点。交点 (x,y,z) 可以通过同时求解由每个平面与 (x,y,z) 共面产生的三个方程来直接(如果繁琐地)获得,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)

对于 i=1, 2, 3,使用 克莱姆法则

Plane-PlaneIntersection

如果三个平面分别由一个点 x_k 和一个单位法向量 n_k^^ 指定,则唯一的交点 x 由下式给出

 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^^| 是通过并排放置向量 n_i^^ 形成的矩阵行列式。如果其中两个平面平行,则

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

并且没有交点(Gellert 等人,1989年,第 542 页;Goldman,1990年)。对于 Hessian 标准型中的平面,可以很容易地检查此条件。

共享一条公共线的平面集合称为平面束,而共享一个公共点的平面集合称为点束


另请参阅

点束, 平面, 平行平面, 平面, 平面束

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参考文献

Gellert, W.; Gottwald, S.; Hellwich, M.; Kästner, H.; 和 Künstner, H. (编). VNR 简明数学百科全书》,第 2 版。 纽约:范·诺strand Reinhold,第 541-543 页,1989 年。Goldman, R. “三个平面的交集。” 在 Graphics Gems I (A. S. Glassner 编)中。圣地亚哥:学术出版社,第 305 页,1990 年。

在 Wolfram|Alpha 中引用

平面-平面交线

引用为

Weisstein, Eric W. “平面-平面交线。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Plane-PlaneIntersection.html

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