cad.net 点乘和叉乘_注释包含数学

点乘的意义

下图所示,oa是向量,ob是向量,求op的距离和p点坐标.

现象就是a点投影到P点上,会呈现一个90度直角...而且oa实际上是任意的,不需要和x轴重合(带角度也可以).

虽然说B站有视频教程,但是直接看代码貌似理解更方便...

cad.net 点乘和叉乘_注释包含数学

代码: 

        /// <summary>
        /// 点积,点乘就是将oa向量投影到ob向量上面
        /// </summary>
        /// <param name="o">原点</param>
        /// <param name="a"></param>
        /// <param name="b"></param>
        /// <returns>求出来的就是oa在ob上的投影长度</returns>
        public static Vector3d DotProduct(Point3d o, Point3d a, Point3d b)
        {
            var oa_vector = o.GetVectorTo(a);
            var ob_vector = o.GetVectorTo(b);

            //单位向量,cad自带的
            Vector3d ob_UnitVector = ob_vector.GetNormal();

            //求得op长度
            var op_length = oa_vector.DotProduct(ob_UnitVector);//点乘,=(v1.X * v2.X) + (v1.Y * v2.Y) + (v1.Z * v2.Z);

            //求得op坐标(也就是呈现90度角的坐标)
            //如果O不在坐标原点,需要平移,那么最终P的最终坐标 = O的坐标 + 求出来的P的坐标 
            Vector3d v = ob_UnitVector * op_length;
             
            //从0,0再平移回去 
            return new Vector3d(v.X + o.X, v.Y + o.Y, v.Z + o.Z);
        }


        /// <summary>
        /// 获取单位向量,仿照向量的GetNormal的数学实现,了解原理,用了Point3d代替向量
        /// </summary>
        /// <param name="ob_vector"></param>
        /// <returns></returns>
        public static Point3d GetNormal(this Point3d ob_vector)
        {
            //https://www.bilibili.com/video/BV1qb411M7wL?from=search&seid=9280697047969917119

#if true
            //向量模长
            var ob_length = Point3d.Origin.DistanceTo(ob_vector);
#else
            //两点的距离
            //向量模长数学版 √(x2+y2+z2)
            var ob_length =  Sqrt(ob_vector.X * ob_vector.X +
                                  ob_vector.Y * ob_vector.Y +
                                  ob_vector.Z * ob_vector.Z); 
#endif
            //单位向量数学版 (x/ob_length,y/ob_length,z/ob_length) 
            return ob_vector / ob_length;
        }
         

 

 

叉乘的意义

叉乘有三个意义:

二维叉乘:

A:返回值有正负,表示绕原点四象限的位置变换,也就是有向面积,面积属性可以用来求解凸包的单峰函数....知道有这个意义就好....

B:返回值有正负,如果大于0表示顺时针.

三维叉乘:

A:返回值是一个向量,X轴叉乘Y轴表示Z或者-Z,正负决定了左右手坐标系..可以理解为一个平面的法向量.

必要的视频参考

 

        /// <summary>
        /// 叉积,二维叉乘计算 |p1 p2| X |p1 p|
        /// </summary>  
        /// <param name="a">直线点1</param>
        /// <param name="b">直线点2</param>  
        /// <param name="n">判断是否在内的点</param>
        /// <returns>A:返回值有正负,表示绕原点四象限的位置变换,也就是有向面积;
        /// B:返回值是一个向量,X*Y表示Z或者-Z,正负是左右手坐标系</returns>
        /// https://blog.csdn.net/pdcxs007/article/details/51436483
        public static double Cross(Point2d a, Point2d b, Point2d n)
        {
            //三种计算是一样的
            //return (b.X - a.X) * (n.Y - a.Y) - (n.X - a.X) * (b.Y - a.Y);
            //return (a.X - b.X) * (a.Y - n.Y) - (a.X - n.X) * (a.Y - b.Y);
            return (a.X - n.X) * (b.Y - n.Y) - (b.X - n.X) * (a.Y - n.Y);
        }

        /// <summary>
        /// 叉积,参数三在顺时针方向为真
        /// </summary>
        /// <param name="a">直线点1</param>
        /// <param name="b">直线点2</param>  
        /// <param name="n">判断是否在内的点</param>
        /// <returns></returns>
        public static bool CrossClockwise(Point2d a, Point2d b, Point2d n)
        {
            return Cross(a, b, n) > -1e-6;
        }

        /// <summary>
        /// 叉积,求出法向量,三维叉乘(X轴*Y轴==Z轴)
        /// </summary>
        /// <param name="a">向量a</param>
        /// <param name="b">向量b</param>    
        /// <returns></returns>
        public static Vector3d CrossNormal(Vector3d a, Vector3d b)
        {
            //y1*z2-y2*z1,z1*x2-z2*x1,x1*y2-x2*y1
            return new Vector3d(a.Y * b.Z - b.Y * a.Z, a.Z * b.X - b.Z * a.X, a.X * b.Y - b.X * a.Y); 
        }

 

 

(完)

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