法向量是什么
法向量是空间解析几何的一个概念,垂直于平面的直线所表示的向量为该平面的法向量。
法向量简介如下:
法向量,是空间解析几何的一个概念,垂直于平面的直线所表示的向量为该平面的法向量。法向量适用于解析几何。由于空间内有无数个直线垂直于已知平面,因此一个平面都存在无数个法向量(包括两个单位法向量)。
唯一性:
曲面(surface)上的法线向量场(vector field of normals)。曲面法线的法向不具有唯一性(uniqueness),在相反方向的法线也是曲面法线。
曲面在三维的边界(topological boundary)内可以分区出inward-pointing normal 与 outer-pointing normal, 有助于定义出法线唯一方法(unique way)。定向曲面的法线通常按照右手定则来确定。
定义:
三维平面的法线是垂直于该平面的三维向量。曲面在某点P处的法线为垂直于该点切平面(tangent plane)的向量。法线是与多边形(polygon)的曲面垂直的理论线,一个平面(plane)存在无限个法向量(normal vector)。
在电脑图学(computer graphics)的领域里,法线决定着曲面与光源(light source)的浓淡处理(Flat Shading),对于每个点光源位置,其亮度取决于曲面法线的方向。
如果一个非零向量n与平面a垂直,则称向量n为平面a的法向量。垂直于平面的直线所表示的向量为该平面的法向量。每一个平面存在无数个法向量。
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法向量是什么:是空间解析几何的一个概念,垂直于平面的直线所表示的向量为该平面的法向量。
一、详细释义
1、由于空间内有无数个直线垂直于已知平面,而且每条直线可以存在不同的法向量;因此一个平面都存在无数个法向量,但相互平行。从理论上说,空间零向量是任何平面的法向量,但是由于零向量不能表示平面的信息。一般不选择零向量为平面的法向量。
2、在平面几何中,如果一个向量垂直于一条直线,那么它就叫做直线的法向量。在立体几何中,如果一个向量垂直于一个平面,那么它就叫做平面的法向量。在立体几何中,如果一个向量同时垂直于两条或多条异面直线,那么向量叫做这些异面直线的公共法向量。
二、法向量的主要应用
1、求斜线与平面所成的角:求出平面法向量和斜线的一边,然后联立方程组,可以得到角度的余弦值,根据公式Sinα=|Cosα|。利用这个原理也可以证明线面平行。
2、求二面角:求出两个平面的法向量所成的角,这个角与二面角相等或互补。
3、求点到面的距离:求任一斜线(平面上一点与平面内的连线在)法向量方向的射影,利用这个原理也可以求异面直线的距离。
三、法向量公式
法向量公式是设a=(x,y),b=(x',y')。平面的法向量确定平面位置的重要向量,指与平面垂直的非零向量,一个平面的法向量可有无限多个,但单位法向量有且仅有两个。例如在空间直角坐标系中平面Ax+By+Cz+D=0的法向量为n=(A,B,C),而它的单位法向量即法向量除以法向量的长度,正负代表方向。