有向平面

有向平面

有向平面(directed plane)是一種規定了方向的平面。給平面的垂線規定一個正向,且平面的所有垂線的正向都指向平面的同側,這種規定了垂線正向的平面稱為有向平面。一個有向平面有兩個方向,如指定平面連同它的垂線方向為平面的正向,那么平面連同它的垂線的負向為平面的負向。兩個平面平行或重合時,它們有共同的垂線,這時稱這兩個平面共向。兩個平面相交時有不同的方向,不共向 。

法方程矢式

有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面

設為平面上一個已知點,為上任意點, n為的一個法矢(此時成為 有向平面),因和 n垂直,的矢方程可以寫成

有向平面 有向平面

若取平行於 n的一個麼矢 n代替 n,則得

有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面

這個方程叫做 有向平面 的法方程,取 代也得的一個法方程,不過有向平面的正負側顛倒了。

有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面

若為的方向餘弦,和的直角坐標依次是和,則(2)寫成坐標式為

有向平面 有向平面
有向平面 有向平面

其中。

法方程中係數的幾何意義

圖2(1) 圖2(1)
圖2(2) 圖2(2)
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面
有向平面 有向平面

變數係數為有向平面的麼法矢的分量或法矢的方向餘弦已如上述,現在再看(3)的右邊常數項p的幾何意義。因為在上的投影代數長,就是原點與間的距離,令當原點在上時,p=0;當原點在的負側時,(參看圖2(1));當原點在的正側時, (參看圖2(2))。因此,p是到原點的 有向距離DO(平面和點P之間的距離若是|DP|,D是P在上的垂足,則有向距離為DP,當與 n同向,DP>0,反向則DP<0),是和原點間的距離。不難看出,選擇的麼法矢為之一就是選擇的正側,習慣上這樣選擇的正向,使原點在的負側,其目的使p總大於0 。

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