• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.定义
  • 4.点的面积坐标符号
  • 5.参考资料

面积坐标

三角形面积坐标是一种自然坐标,在有限元分析中一般用它来构造三角形单元的插值函数。随着有限元理论的发展,也出现了四边形单元的面积坐标等方法和理论。1

基本信息

  • 中文名

    面积坐标

  • 外文名

    Area coordinates

  • 有向面积

    顶点按逆时针方向排列的面积为正

  • ⊿ABC几心

    5心

  • 规范面积坐标

    M(μ1:μ2:μ3)

定义

平面上任取一个⊿ABC,充当坐标三角形,对于平面ABC上任意一点M,将下述三角形面积比 S⊿MBC:S⊿AMC:S⊿ABM=imageimageimage叫做点M关于⊿ABC的面积坐标(或重心坐标),记作:M= (imageimageimage)={imageimageimage}。2

注:这里的面积 S⊿MBC,S⊿AMC,S⊿ABM都是有向面积。通常约定,顶点按逆时针方向排列的三角形面积为正,顶点按顺时针方向排列的三角形面积为负,故各个坐标分量imageimageimage都是可正可负的。

由定义可知,某个点M的面积坐标既可记为 (imageimageimage),也可记为 (kimage:kimage:kimage)(k≠0)。也就是说,一个点的面积坐标记法并非唯一,他们可以相差一个非0的常数因子,因此这类坐标属于齐次坐标,笛卡尔直角坐标不属于齐次坐标。3

image+image+image=1时,面积坐标 (imageimageimage)称为规范面积坐标4

三角形中任一点P与其3个角点相连形成3个子三角形,以原三角形边所对应的角码来命名此3个子三角形的面积,即image面积为imageimage面积为imageimage面积为image。P点的位置可有3个比值来确定,即

P(imageimageimage

其中

imageimageimage

A是三角形的面积,因此有

image+image+image=1

imageimageimage为面积坐标。

点的面积坐标符号

设点M(imageimageimage)是规范面积坐标:

1)如果点M(imageimageimage)在三角形内部,那么imageimageimage属于开区间(0,1);

2)如果一点在三角形的边上,至少有一个面积坐标 为 0,其余分量位于闭区间[0,1];

3)如果有某个坐标小于 0,则位于三角形外部。

以a、b、c分别表示⊿ABC三角A、B、C所对的边,imageimageimage等等。

则⊿ABC的“五心”的面积坐标如下:5