• 已知平面内三点,求其平面的法向量


    三点平面法向量

    设三点坐标为A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2),C(x3,y3,z3)
    向量AB=(x2-x1,y2-y1,z2-z1),AC=(x3-x1,y3-y1,z3-z1)
    AB、AC所在平面的法向量即AB×AC=(a,b,c),其中:
    a=(y2-y1)(z3-z1)-(z2-z1)(y3-y1)
    b=(z2-z1)(x3-x1)-(z3-z1)(x2-x1)
    c=(x2-x1)(y3-y1)-(x3-x1)(y2-y1)

    设 a=(ax,ay,az), b=(bx,by,bz)。i,j,k分别是X,Y,Z轴方向的单位向量,则:
    a×b=(aybz-azby)i+(azbx-axbz)j+(axby-aybx)k
    a·b=(axbx+ayby+az*bz)

    Python代码

    def normal_vector(p1, p2, p3):
        x1, y1, z1 = p1
        x2, y2, z2 = p2
        x3, y3, z3 = p3
    
        a = (y2 - y1) * (z3 - z1) - (z2 - z1) * (y3 - y1)
        b = (z2 - z1) * (x3 - x1) - (x2 - x1) * (z3 - z1)
        c = (x2 - x1) * (y3 - y1) - (y2 - y1) * (x3 - x1)
    
        return (a, b, c)
    
    if __name__ == '__main__':
        p1 = 1.0, 5.2, 0.0
        p2 = 2.8, 3.9, 1.0
        p3 = 7.6, 8.4, 2.0
        p4 = normal_vector(p1, p2, p3)
        print(p4)
    
        # output (-5.800000000000001, 3.0, 14.340000000000002)
    
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    C++代码

    #include
    
    using namespace std;
    
    //三维double矢量
    struct Vec3d
    {
    	double x, y, z;
    
    	Vec3d()
    	{
    		x = 0.0;
    		y = 0.0;
    		z = 0.0;
    	}
    	Vec3d(double dx, double dy, double dz)
    	{
    		x = dx;
    		y = dy;
    		z = dz;
    	}
    	void Set(double dx, double dy, double dz)
    	{
    		x = dx;
    		y = dy;
    		z = dz;
    	}
    };
    
    //计算三点成面的法向量
    void Cal_Normal_3D(const Vec3d& v1, const Vec3d& v2, const Vec3d& v3, Vec3d &vn)
    {
    	//v1(n1,n2,n3);
    	//平面方程: na * (x – n1) + nb * (y – n2) + nc * (z – n3) = 0 ;
    	double na = (v2.y - v1.y)*(v3.z - v1.z) - (v2.z - v1.z)*(v3.y - v1.y);
    	double nb = (v2.z - v1.z)*(v3.x - v1.x) - (v2.x - v1.x)*(v3.z - v1.z);
    	double nc = (v2.x - v1.x)*(v3.y - v1.y) - (v2.y - v1.y)*(v3.x - v1.x);
    
    	//平面法向量
    	vn.Set(na, nb, nc);
    }
    
    int main()
    {	
    	// Vec3d v1(1.0, 5.2, 3.7);
    	// Vec3d v2(2.8, 3.9, 4.5);
    	// Vec3d v3(7.6, 8.4, 6.2);   
    	// 法向量为:-5.81 0.78 14.34;
    
    	Vec3d v1(1.0, 5.2, 0.0);
    	Vec3d v2(2.8, 3.9, 1.0);
    	Vec3d v3(7.6, 8.4, 2.0);
    	// 法向量为:-5.8 3 14.34
    	
    	Vec3d vn;
    	Cal_Normal_3D(v1, v2, v3, vn);
    	// cout <<"法向量为:"<< vn.x << '\t' << vn.y << '\t' << vn.z << '\n';
        cout <<"法向量为:"<< vn.x << " " << vn.y << " " << vn.z << '\n';
    
    	return 0;
    }
    
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_42817360/article/details/132870577