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面积坐标

(2011-10-20 19:46:33)
标签:

面积

三角形

直角坐标

f8

数值积分

分类: 小知识

最近看到有关面积坐标的东西,稍总结一下吧。

百度百科http://baike.baidu.com/view/2336982.htm

面积坐标定义

平面上任取一个⊿ABC,充当坐标三角形。对于平面ABC上任意一点M,将下述三角形面积比 S⊿MBC:S⊿AMC:S⊿ABM=μ1:μ2:μ3 叫做点M关于⊿ABC的面积坐标(或重心坐标),记作:M= (μ1:μ2:μ3)={μ1,μ2,μ3}。

注:这里的面积 S⊿MBC,S⊿AMC,S⊿ABM都是有向面积。通常约定,顶点按逆时针方向排列的三角形面积为正,顶点按顺时针方向排列的三角形面积为负。故各个坐标分量μ1,μ2,μ3 都是可正可负的。

由定义可知,某个点M的面积坐标既可记为 (μ1:μ2:μ3),也可记为 (kμ1:kμ2:kμ3)(k≠0)。也就是说,一个点的面积坐标记法并非唯一,他们可以相差一个非0的常数因子。因此这类坐标属于齐次坐标。笛卡尔直角坐标不属于齐次坐标。

当μ1+μ2+μ3=1时,面积坐标 (μ1:μ2:μ3)称为规范面积坐标

点的面积坐标符号

设点M(μ1:μ2:μ3)是规范面积坐标.

1)如果点M(μ1:μ2:μ3)在三角形内部,那么μ1、μ2、μ3属于开区间 (0,1);

2)如果一点在三角形的边上,至少有一个面积坐标 λ1...3 为 0,其余分量位于闭区间 [0,1];

3)如果有某个坐标小于 0,则位于三角形外部,具体分布可参考下图。

image

以a、b、c分别表示⊿ABC三角A、B、C所对的边,p=(a+b+c),p(a)=p-a,x(a)=-a^2+b^2+c^2 等等, 则⊿ABC的“五心”的面积坐标如下:

重心:G(1:1:1)=G(1/3:1/3:1/3);

内心:I(a:b:c)=I(sinA:sinB:sinC);

旁心:I(a)(-a:b:c),余类推;

垂心:H1/x(a):1/x(b):1/x(c)=H(tanA:tanB:tanC);

外心:O(a^2)·x(a):(b^2)·x(b):(c^2)·x(c)=O(sin2A:sin2B:sin2C)。

书上有关面积坐标的总结

面积坐标定义为

image

image

image

同理可得

image

其中

image

面积坐标的性质:

image

面积坐标可以用来表达直角坐标:

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当函数表达为面积坐标的函数

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则有

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有限元数值积分:

含面积坐标的积分公式

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含距离坐标的积分公式

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含体积坐标的积分公式

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