作者ERT312 (312)
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标题Re: [问题] 质心求法一问
时间Sun Oct 21 16:37:17 2018
※ 引述《dagood (鲁叔->废伯)》之铭言:
回答你来信的问题
有问题请在板上发问就好
你的问题也可能是别人的问题
我不习惯回信(也捞不到p币)
你的疑问在於你用的积分公式
对於狭长矩形的形心y座标做了一个假设(就是在矩形中间)
你认为这个假设可能根据三角形形心而来
其实有限个点也是有形心的
一个点的形心就是它自己
n个点的形心就是它们的算术平均数
如 (a1,b1),(a2,b2),(a3,b3) 三点的形心为 ((a1+a2+a3)/3,(b1+b2+b3)/3)
这个点有个性质
它到那三点的距离平方和为最小
类似的概念用到封闭曲线围成的面积的形心
我们把面积切割到近乎可视为点(不必然要矩形)
然後再把这些"点"的座标做加权平均得到形心座标
权重就是"点"的面积
以上完全不必先知道三角形或是矩形的形心在哪
以平面三角形为例
要算 (a1,b1),(a2,b2),(a3,b3) 这三点围成的三角形的形心
若不考虑这三点产生垂直线(若发生a1=a2再另外处理)
则三角形为以下三直线所围
y = (b1-b2)/(a1-a2)*(x-a1) + b1
y = (b2-b3)/(a2-a3)*(x-a2) + b2
y = (b3-b1)/(a3-a1)*(x-a3) + b3
形心为 (∫∫ x dxdy / A , ∫∫ y dxdy / A)
积分区域为三角形内部,A为三角形面积
用Green thm把二重积分转为线积分
假设(a1,b1),(a2,b2),(a3,b3)这三点依序为逆时针
∫∫ x dxdy
= ∫_a2^a1 x*((b1-b2)/(a1-a2)*(x-a1) + b1) dx
+∫_a3^a2 x*((b2-b3)/(a2-a3)*(x-a2) + b2) dx
+∫_a1^a3 x*((b3-b1)/(a3-a1)*(x-a3) + b3) dx
(化简整理後,可考验自己的计算能力或乾脆丢给电脑算)
= (1/6)(a1+a2+a3)(a1b2+a2b3+a3b1-b1a2-b2a3-b3a1)
因(1/2)(a1b2+a2b3+a3b1-b1a2-b2a3-b3a1) 为三角形面积
所以形心x座标为 (1/3)(a1+a2+a3)
∫∫ y dxdy =
=∫_b1^b2 y*((a1 - a2)/(b1 - b2)*(y - b1) + a1)dy
+∫_b2^b3 y*((a2 - a3)/(b2 - b3)*(y - b2) + a2)dy
+∫_b3^b1 y*((a3 - a1)/(b3 - b1)*(y - b3) + a3)dy
=(1/6)(b1+b2+b3)(a1b2+a2b3+a3b1-b1a2-b2a3-b3a1)
因(1/2)(a1b2+a2b3+a3b1-b1a2-b2a3-b3a1) 为三角形面积
所以形心y座标为 (1/3)(b1+b2+b3)
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