三维空间中两直线的最短距离及最近点

方法1:

  • 已知空间中两直线AB, CD,判断它们是否相交

     问题的关键是求出这两条直线之间的最短距离,以及在这个距离上最接近两线的点坐标,判断该点是否在直线AB和直线CD上。

     首先将直线方程化为对称式,分别得到两直线方向向量AB=(x1,y1,z1), CD=(x2,y2,z2),
再将两向量AB, CD叉乘得到其公垂向量N=(x,y,z),在AB, CD两直线上分别选取点E,F(任意),得到向量M,求向量M在向量N方向的投影即为两异面直线间的距离了(就是最短距离啦)。

     最短距离的求法:d=|向量N向量M|/|向量N|(上面是两向量的数量积,下面是取模)。*
设两直线与距离的交点分别为S,T,可带入公垂线N的对称式中得到第一个方程,又因为S,T两点分别满足直线AB和CD的方程,所以得到关于S(或T)的第二个方程,联立两个方程分别解出来即可!

方法2:

0.jpg
1.jpg
2.jpg
#include<iostream>
#include<cmath>

using namespace std;

struct Point
{
    double x, y, z;
    Point(double x = 0, double y = 0, double z = 0) : x(x), y(y), z(z) {}
};
typedef Point Vector;

Vector operator + (Vector a, Vector b)
{
    return Vector(a.x + b.x, a.y + b.y, a.z + b.z);
};
Vector operator - (Vector a, Vector b)
{
    return Vector(a.x - b.x, a.y - b.y, a.z - b.z);
};
Vector operator * (Vector a, double p)
{
    return Vector(a.x * p, a.y * p, a.z * p);
}
Vector operator / (Vector a, double p)
{
    return Vector(a.x / p, a.y / p, a.z / p);
}

double Dot(Vector a, Vector b)
{
    return a.x * b.x + a.y * b.y + a.z * b.z;
}
double Length(Vector a)
{
    return sqrt(Dot(a, a));
}
Vector Cross(Point a, Point b)
{
    return Vector(a.y * b.z - a.z * b.y, a.z * b.x - a.x * b.z, a.x * b.y - a.y * b.x);
}

Point a1, b1, a2, b2;
int main()
{
    int n;
    scanf("%d", &n);
    while(n--)
    {
        scanf("%lf%lf%lf", &a1.x, &a1.y, &a1.z);
        scanf("%lf%lf%lf", &b1.x, &b1.y, &b1.z);
        scanf("%lf%lf%lf", &a2.x, &a2.y, &a2.z);
        scanf("%lf%lf%lf", &b2.x, &b2.y, &b2.z);
        Vector v1 = (a1 - b1), v2 = (a2 - b2);
        Vector N = Cross(v1, v2);
        Vector ab = (a1 - a2);
        double ans = Dot(N, ab) / Length(N);
        Point p1 = a1, p2 = a2;
        Vector d1 = b1 - a1, d2 = b2 - a2;
        Point ans1, ans2;
        double t1, t2;
        t1 = Dot((Cross(p2 - p1, d2)), Cross(d1, d2));
        t2 = Dot((Cross(p2 - p1, d1)), Cross(d1, d2));
        double dd = Length((Cross(d1, d2)));
        t1 /= dd * dd;
        t2 /= dd * dd;
        ans1 = (a1 + (b1 - a1) * t1);
        ans2 = (a2 + (b2 - a2) * t2);
        printf("%.6f\n", fabs(ans));
        printf("%.6f %.6f %.6f ", ans1.x, ans1.y, ans1.z);
        printf("%.6f %.6f %.6f\n", ans2.x, ans2.y, ans2.z);
    }
    return 0;
}

</br>

markdown 粘贴代码方法
markdown 插入缩进方法
markdown 换行方法

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 160,646评论 4 366
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,979评论 1 301
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 110,391评论 0 250
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,356评论 0 215
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,740评论 3 293
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,836评论 1 224
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 32,022评论 2 315
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,764评论 0 204
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,487评论 1 246
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,728评论 2 252
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,200评论 1 263
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,548评论 3 260
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,217评论 3 241
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,134评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,921评论 0 201
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,919评论 2 283
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,766评论 2 274

推荐阅读更多精彩内容