解析几何--交点的计算

这个专题讨论用解析几何的方法解决线段,直线和点的计算问题。

默认使用笛卡尔直角坐标系。

计算点到线段的最近点。

已知线段P1P2((x1,y1),(x2,y2)),点Q(x0,y0),求点Q到线段P1P2的 最近坐标。

存在两种情况:

1.情况一:y1=y2&&x1!=x2时,直线P1P2的方程为y=y1,则Q到P1P2的垂线方程为x=x0,垂足坐标为(x0,y1)。

直线AB,下面是Q的三种不同的位置。最近的点的坐标很明显分别对应的三个红色的点。

同理x1=x2时:

直线AB,左右时Q的三种不同的位置。最近点的坐标对应的三个红点。

2.情况二:当y1=y2&&x1=x2时,该线段不平行于x轴&&不平行于y轴,斜率存在但不为0,则可设线段的两端点分别为P1,P2,斜率k=(y2-y1)/(x2-x1)。

该直线方程为:y=k(x-x1)+y1;

垂线方程为y=(-1/k)(x-x0)+y0;连立公式,解得x=(x1*k^2+k(y0-y1)+x0)/(1+k^2);y=k(x-x1)+y1;

同理可以求出点到折线,矩形,多边形的最近点。

计算点到圆的最近距离及最近点的坐标。

已知圆心坐标O=(xr,yr)及半径r,点P=(x0,y0),求点P到最近点的坐标分为以下几种情况:

1. P=A,则点到圆的最近距离为r,点位圆上任意一点的坐标。

2. P=C||P=C',y轴相等,则为:(xr+r,yr) || (x-r,yr)。

3. P=D||P=D',x轴相等,则为:(xr,yr+r) || (xr,yr-r)。

4. P=G||P=G',没有什么关系,存在一个斜率不为0的直线,则斜率为:k=(y0-yr)/(x0-xr)。

直线AG的方程为:y=k(x-Gx)+Gy。圆的方程为:(x-Ax)^2+(y-Ay)^2=r^2;连立求出交点(注意有两个)即可。

计算两条共线的线段的交点。

对于两条共线的线段,位置关系有以下几种情况:

分别是,没交点,有一个,无穷,无穷。

计算线段与线段的交点。

虽然感觉不太实用,但是姑且还是写出来吧,向量大法好!

首先判断两线段是否相交,

一般情况:k1=(y2-y1)/(x2-x1),k2=(y4-y3)/(x4-x3);

直线方程分别是:L1:y=k1(x-x1)+y1   L2:y=k2(x-x3)+y3;

注意斜率为0及斜率不存在的特判。

计算线段||直线和圆的交点。

参考上文:”点到圆的最近距离“求解。

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