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球面参数方程

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  • 贴吧用户_0ay955W
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多数情况下,我们都是通过作图法操作球面,如使用工具画个球:
O=(0,0,0)
R=1
f: 球面(O, R)
系统自动给出其方程:x^2+y^2+z^2=1
但有时候使用参数方程,更容易控制球在局部,特别是结合点的球坐标表示法,更便于计算。
R=1
a = 曲面(R sin(α) cos(β), R sin(α) sin(β), R cos(α), α, 0, π, β, 0, 2π)
这就是球坐标参数方程,α是球上的点连接原点与z轴夹角(是夹角,不是角度,是有区别的,因此它是0到π),β是点到xOy平面的投影连接原点,与x轴形成的角度,(这里是角度,不是夹角,因此是0到2π)
我们设两个滑动条α、β,α范围0到π,β范围0到2π,这里的α、β与参数方程里的α、β是两个不同的变量哈,前者是全局变量,后者是局部变量,作为参数,只在它表达的方程中起作用。
α = 0.9
β = 0
b = 曲线(R sin(α) cos(β), R sin(α) sin(β), R cos(α), β, 0, 2π)
c = 曲线(R sin(α) cos(β), R sin(α) sin(β), R cos(α), α, 0, π)
根据球面参数方程,我们很容易得到其指定角度经纬线:

其中纬线b可随α 变化上下下移动,经线是一个半圆,随β变化可左右旋转。
同理,我们可以得到球面经纬线系列:
l1 = 序列(曲线(R sin(α) cos(β), R sin(α) sin(β), R cos(α), β, 0, 2π), α, 0, π, π / 7)
l2 = 序列(曲线(R sin(α) cos(β), R sin(α) sin(β), R cos(α), α, 0, π), β, 0, 2π, π / 11)
两个列表有点像,但看清楚谁作为曲线的参数,谁作为序列的参数。

至于什么 π / 7、 π / 11完全是为了与球面参数方程自带经纬线重合。
回到2条可动的经线和纬线,它们的交点是什么呢?
A = (R; β; π / 2 - α)

这里A点我们直接使用了球坐标形式,β的意义与球参数方程的意义一样,可以叫“方位角”,这里π / 2 - α叫仰角,是A点连原点的线与xOy平面夹角,它正好与球面参数方程中与z轴的夹角之和为π / 2,这个简单画一下图就明白了,因此这这里用π / 2 - α把与z轴的夹角转化为仰角。
点线有了,再看看局部的面:
α = 0.9
d = 曲面(R sin(α') cos(β), R sin(α') sin(β), R cos(α'), α', 0, α, β, 0, 2π)
这里α全局变量与局部变量同时出现在一个方程中,这是不允许的,因为电脑分不出来,所以将原式α加个撇。

β = 1.14
e = 曲面(R sin(α) cos(β'), R sin(α) sin(β'), R cos(α), α, 0, π, β', 0, β)


  • balrog_skin
  • 崭露头角
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