球面至平面的投影

2009-02-06 4:11 am
空間中一個球,球心(0,0,R), 半徑R, 今在北極(0,0,2R)裝一盞燈(點光源),
將球面上每個點投影(project)至xy平面, 則
1. 點(2R/3, R/3, R/3)的影像點坐標為何?
2. 北緯θ(一個圓)在xy平面上的影像, 所形成區域面積=?
3. xy平面上直線 L: ax+by+c= 0在球面上相對應之點,形成圖形為何? 面積=?
更新1:

linch帥喔!

回答 (4)

2009-02-06 7:50 am
✔ 最佳答案
大致算了一下不知道有沒有錯

1. (4R/5, 2R/5, 0)
2. 4R^2πcos^2θ/(1 - sinθ)^2
3. 過 ax+by+c= 0 與北極的一平面與求所截的圓
面積 (4a^2R^2 + 4b^2R^2) R^2 / (4a^2R^2 + 4b^2R^2 + c^2)

等會再來整理

2009-02-05 23:50:34 補充:

圖片參考:http://web.thu.edu.tw/linch/www/knowledge/picture-35.jpg


圖片參考:http://web.thu.edu.tw/linch/www/knowledge/picture-36.jpg


圖片參考:http://web.thu.edu.tw/linch/www/knowledge/picture-37.jpg


事實上球面上的任一點都可以跟平面上一點一一對應(北極對應到無窮遠處)

2009-02-05 23:57:07 補充:
不常來回答,寫清楚一點 ^_^

2009-02-06 00:37:27 補充:
回 EMK:

第一幅是直接用 Word 畫的 呵呵
第二幅沒錯是用 Mathematica 畫的

回菩提大師:

謝謝您的提醒,我已更正了

2009-02-07 23:38:33 補充:
補充一點數學史
托勒玫 (Ptolemy, Claudius 大約在西元 85-165 的希臘) 在他的"球極平面射影"中就提出另一種形式的射影,與本題的差別是球心是在圓點,燈泡放在南極。

事實上可以證明球面上不過南極的任何圓映射到平面會是一個圓,而且球極平面映射是一種保角映射,即保持曲線之間的夾角不變的映射。

2009-02-08 17:39:47 補充:
若沒看到上面的圖形,煩請移駕

http://i580.photobucket.com/albums/ss244/linch_1/picture-35.jpg
http://i580.photobucket.com/albums/ss244/linch_1/picture-36.jpg
http://i580.photobucket.com/albums/ss244/linch_1/picture-37.jpg

造成不便敬請見諒
2009-02-06 8:08 am
linch很厲害呢!@@

第二幅圖是不是用Mathematica畫出來的?
另外,想問一下第一幅圖是用甚麼軟件畫的?很漂亮呢!=]
2009-02-06 6:48 am
看到這題讓我想到一個小題目

一顆球放置在地上

以燈光從斜上方照射之投影為一橢圓

試證明球與地面的交點為橢圓焦點
2009-02-06 6:34 am
Good!
Q3. 少一個π!

2009-02-05 23:16:16 補充:
這麼漂亮啊!

2009-02-05 23:32:41 補充:
我知道了, 另一焦點為地平面下方球與地面之切點, 對吧!


收錄日期: 2021-05-04 00:51:59
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090205000051KK01788

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