三维空间中圆的参数方程
2014-12-17 09:48阅读:
三维空间中,以点

为圆心、以向量

为法向量、半径为 r 的圆(见下图),

它的参数方程为:

其中,

与

分别对应单位向量

与

,它们既垂直于

,又互相垂直;随着

从0变化到

,通过参数方程可以得到圆上每一个点的坐标。

与

是满足既垂直于

,又互相垂直的任意单位向量。怎么样快速得到满足条件的

与

呢?这时候应该充分利用叉乘运算的特点,因为两个向量的叉乘结果只要不为零,叉乘结果总是垂直于原来的这两个向量。具体如下:
求

的方法:

叉乘坐标向量

。如果叉乘结果不为零,那么它必然垂直于

,把它单位化后就得到

;如果叉乘结果恰好为零,再用

叉乘剩下两个坐标向量

与

中任意一个,单位化叉乘结果,得到

。
求

的方法:

叉乘上一步得到的

,叉乘结果必然垂直于

与

,单位化叉乘结果,就得到

。
接下来,利用Matlab软件对三维空间中圆的参数方程进行测试。代码如下:
n=[1 1 1];
%法向量n
r=1;
%圆的半径为1
c=[1 1 1];
%圆心的坐标
theta=(0:2*pi/100:2*pi)';
%the