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=
:
:
叫做点M关于⊿ABC的面积坐标(或重心坐标),记作:M= (
:
:
)={
,
,
}。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
,
,
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 (
:
:
),也可记为 (k
:k
:k
)(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
当
+
+
=1时,面积坐标 (
:
:
)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
面积为
,
面积为
,
面积为
。P点的位置可有3个比值来确定,即
P(
,
,
)
其中
![]()
![]()
![]()
A是三角形的面积,因此有
+
+
=1
称
,
,
为面积坐标。
点的面积坐标符号
设点M(
:
:
)是规范面积坐标:
1)如果点M(
:
:
)在三角形内部,那么
、
、
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。
例以a、b、c分别表示⊿ABC三角A、B、C所对的边,
,
,
等等。
则⊿ABC的“五心”的面积坐标如下:5