【数学基础】直线点法式方程表达

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直线和坐标系可以画图为如图所示的形式:

【数学基础】直线点法式方程表达

直线 l l l法线过原点,法线与直线相交于定点 P P P,法线长度为 ρ ρ ρ,法线方向矢量为 n n n,法线和横轴夹角为 θ θ θ。根据参考资料,直线的“点法式”表达式为:
A ( X − X 0 ) + B ( Y − Y 0 ) = 0 A(X-X_0)+B(Y-Y_0)=0 A(XX0)+B(YY0)=0

套用本图中,定点坐标为:

X 0 = ρ ⋅ c o s ( θ ) , Y 0 = ρ ⋅ s i n ( θ ) X_0 = ρ·\rm{cos}(θ),Y_0 = ρ·\rm{sin}(θ) X0=ρcos(θ),Y0=ρsin(θ)
法向方向矢量: A = c o s ( θ ) A=\rm{cos}(θ) A=cos(θ) B = s i n ( θ ) B=\rm{sin}(θ) B=sin(θ),带入点法式公式中得:
c o s ( θ ) ⋅ ( X − ρ ⋅ c o s ( θ ) ) + s i n ( θ ) ⋅ ( Y − ρ ⋅ s i n ( θ ) ) = 0 \rm{cos}(θ)·(X-ρ·\rm{cos}(θ))+\rm{sin}(θ)·(Y-ρ·\rm{sin}(θ))=0 cos(θ)(Xρcos(θ))+sin(θ)(Yρsin(θ))=0
化简得:
c o s ( θ ) ⋅ X − ρ ⋅ c o s 2 ( θ ) + s i n ( θ ) ⋅ Y − ρ ⋅ s i n 2 ( θ ) = 0 \rm{cos}(θ)·X-ρ·\rm{cos}^2(θ)+\rm{sin}(θ)·Y-ρ·\rm{sin}^2(θ)=0 cos(θ)Xρcos2(θ)+sin(θ)Yρsin2(θ)=0
整理得:
c o s ( θ ) ⋅ X + s i n ( θ ) ⋅ Y = ρ \rm{cos}(θ)·X+\rm{sin}(θ)·Y=ρ cos(θ)X+sin(θ)Y=ρ
因此上式可以作为直线方程点法线的简化形式。

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