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(二) 推荐方法
2.1 弦的特性
在本节里,我们介绍圆心与其弦及弦上一点有关的特性.
图1(a)显示一个圆圈与其弦AB.让P为圆圈内的一点,圆心为O,而AB是向θ方向经过P点的弦.以P 为中心的笛卡尔坐标系的四分之一圆周I 或II的端点定义为A,而B则定义为四分之一圆周III 或IV的端点.θ是由PX逆时针测量至AB的正角,θ ∈[0°, 180°].同样地,φ是由PX逆时针测量至OP的正角.那么
|AP|-|BP|=2|OP|cos(θ-φ). (1)
下列的证明很直接.众所周知,任何圆周弦的垂直平分线都会经过圆心O(Rich, 1963).以C作为AB的中心点,那么
|AC|=|BC| and OC⊥AB.
因此,
|CP|=|OP|cos(θ-φ).
|AP|-|BP|=(|AC|+|CP|)-(|BC|-|CP|)=2|CP|.
所以,
|AP|-|BP|=2|OP|cos(θ-φ)
图1(a)显示,O(xo,yo)与P(xp; yp)的坐标有下列的关系:
xo=xp+acosφ,
yo=yp-asinφ
而a=|OP|,yo方程里的减号反映在图像坐标系中,y值从上至下增加.如果我们有两条弦经过P点,可以从Eq. (1)直接得出两个方程,从中可解a 和 φ. 因此,可以从Eq. (2) 计算出(xo,yo).具体细节在下一节展示.
2.2 圆心的计算
考虑犹如图1(b)所示, A1B1 和A2B2两条弦是分别向θ1和θ2 方向 (θ1≠θ2)经过P (xp, yp).
以d1=|A1P|-|B1P| 及d2=|A2P|-|B2P|.
那么从Eq.(1),d1=2acos(θ1-φ) 及d2=2acos(θ2-φ)
将方程d1除以d2以及扩展余弦函数可解φ,我们得到
...一堆公式(略)
Eq. (4) 展示如何从两相交弦计算出圆心.具体地,如果圆周内有个P点被两条弦穿过,利用两弦所提供的d1, d2, θ1 及θ2,可以用Eq. (4) 计算出圆心位置.最简单的实例是θ1 = 0° 及θ2 = 90°.
如果是那样,可以极易地显示θ1=0°横弦的中点是xo,θ2=90°竖弦的中点是yo.这个实例的计算精确,但由于只是使用竖横弦,这种计算方式可能不稳健.因此,本研究将使用随意产生方向的弦来配合Eq. (4)的计算.
【英语牛人团】
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