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直线方程问题

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直线方程问题

Ax+By+C=0,如何知道此方程的方向向量和法向量?

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  • 2007-12-12 05:39:01
      解:(1)。AX+BY+C=0 的斜率k=-A/B。那么y=(-A/B)X就是过原点且与该直线平行的直线,在此直线上,以原点为起点,取长度为1的矢量作所求直线的方向矢量,此方向矢量的斜率tanӨ=-A/B,cosӨ=B/√(A²+B²),sinӨ=-A/√(A²+B²),即方向矢量为(B/√(A²+B²),-A/√(A²+B²))。
      但这样很麻烦,一般把它扩大√(A²+B²)倍,即取(B,-A)作方向矢量。更明确一点就是:直线AX+BY+C=0的方向矢量S=Bi-Aj。 (2)。求直线的法向量的问题,实际上是如何把直线的一般方程AX+BY+C=0变为法线式方程xcosӨ+ysinӨ-p=0的问题。
       因为二者表示同一条直线,因此有: cosӨ/A=sinӨ/B=-P/C=λ(常数) 所以cosӨ=λA……(1) sinӨ=λB……(2) -P=λC……(3) (1)²+(2)²,得 cos²Ө+sin²Ө=(λA)²+(λB)², 于是得λ=1/[±√(A²+B²)],故 cosӨ=A/[±√(A²+B²)]。
       sinӨ=B/[±√(A²+B²)]。 -P=C/[±√(A²+B²)]。 其中λ=1/[±√(A²+B²)]叫做法线化因子。P是原点到直线的距离。Ө就是从原点向直线所作垂线的倾角。
      (cosӨ,sinӨ)就是直线的法向量的坐标,即法向量 n=icosӨ+jsinӨ。 这里还有一个符号的选取问题。说来话长,我把结论写出来: (1)。当C≠0时,λ与C异号; (2)。当C=0,B≠0时,λ应与B同号; (3)。
      当C=0,B=0时,λ应与A同号。 Ө叫做法线的幅角,是从X轴的正向依反时钟方向转到法线的正方向所成的角。 (1)。当直线不过原点时,规定从原点向直线作垂线,垂足为N,那么ON所表示的方向就是法线的正方向。此时, 0≤Ө≤2π。
      P>0。 (2)。当直线过原点且不与Y轴重合时,规定向上的方向为法线的正方向。此时0≤Ө<π,p=0。 (3)。当直线过原点又与Y轴重合是,规定向右的方向为法线的正方向,此时,Ө=0,P=0。 。

    絕***

    2007-12-12 05:39:01

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