平面与五角柱相交曲线求解与三维图绘制: 1、构建根据输入参数改变位置和角度的平面函数的MATLAB代码 2、构建求解判断五角柱面n边与平面相交曲线的函数 3、绘制其中5种平面与五角柱面相交的曲线

时间: 2023-06-20 19:08:06 浏览: 93
1. 构建根据输入参数改变位置和角度的平面函数的MATLAB代码 ```matlab function [x, y, z] = planeFunc(a, b, c, d, alpha, beta, gamma, x0, y0, z0, grid_size) % 构建平面函数 % a, b, c, d: 平面方程的系数 % alpha, beta, gamma: 平面旋转的欧拉角(弧度) % x0, y0, z0: 平面的起点坐标 % grid_size: 生成平面网格的大小 % 生成平面网格的坐标 [X, Y] = meshgrid(linspace(-grid_size, grid_size, 100), linspace(-grid_size, grid_size, 100)); % 根据欧拉角计算旋转矩阵 Rz = [cos(gamma) -sin(gamma) 0; sin(gamma) cos(gamma) 0; 0 0 1]; Ry = [cos(beta) 0 sin(beta); 0 1 0; -sin(beta) 0 cos(beta)]; Rx = [1 0 0; 0 cos(alpha) -sin(alpha); 0 sin(alpha) cos(alpha)]; R = Rz * Ry * Rx; % 平移矩阵 T = [x0; y0; z0]; % 旋转平面上每个点 P = R * [X(:) Y(:) zeros(length(X(:)), 1)]'; P = P + repmat(T, 1, length(X(:))); % 计算平面上每个点的z坐标 Z = (-a * X(:) - b * Y(:) - d) / c; % 重构成网格 x = reshape(P(1, :), size(X)); y = reshape(P(2, :), size(Y)); z = reshape(Z, size(X)); end ``` 2. 构建求解判断五角柱面n边与平面相交曲线的函数 ```matlab function [x, y, z] = pentagonalPrismPlaneIntersect(n, r, h, a, b, c, d) % 求解五角柱面n边与平面相交曲线 % n: 五角柱面的边数 % r: 五角柱面的半径 % h: 五角柱面的高度 % a, b, c, d: 平面方程的系数 theta = linspace(0, 2 * pi, n + 1); % 计算五角柱面的边角度 theta = theta(1:end-1); % 计算五角柱面上底面的点坐标 x1 = r * cos(theta); y1 = r * sin(theta); z1 = zeros(size(x1)); % 计算五角柱面下底面的点坐标 x2 = r * cos(theta); y2 = r * sin(theta); z2 = h * ones(size(x2)); % 计算侧面的点坐标 x3 = [x1; x2]; y3 = [y1; y2]; z3 = [z1; z2]; % 计算平面与五角柱面的交点 t = (-d - a * x3 - b * y3 - c * z3) ./ (a * a + b * b + c * c); x = x3 + t * a; y = y3 + t * b; z = z3 + t * c; % 过滤掉不在五角柱面内部的点 is_inside = true(size(x)); for i = 1:length(x) if x(i)^2+y(i)^2 > r^2 || z(i) < 0 || z(i) > h is_inside(i) = false; end end x = x(is_inside); y = y(is_inside); z = z(is_inside); end ``` 3. 绘制其中5种平面与五角柱面相交的曲线 ```matlab % 绘制平面与五角柱面相交的曲线 n = 5; % 五角柱面的边数 r = 1; % 五角柱面的半径 h = 3; % 五角柱面的高度 % 平面1:过原点,法向量为(1, 1, 1) a = 1; b = 1; c = 1; d = 0; alpha = 0; beta = 0; gamma = 0; % 平面不旋转 x0 = 0; y0 = 0; z0 = 0; % 平面起点坐标 grid_size = 5; % 平面网格大小 [x1, y1, z1] = planeFunc(a, b, c, d, alpha, beta, gamma, x0, y0, z0, grid_size); [x1_i, y1_i, z1_i] = pentagonalPrismPlaneIntersect(n, r, h, a, b, c, d); % 平面2:过原点,法向量为(1, -1, 1) a = 1; b = -1; c = 1; d = 0; alpha = 0; beta = 0; gamma = 0; % 平面不旋转 x0 = 0; y0 = 0; z0 = 0; % 平面起点坐标 grid_size = 5; % 平面网格大小 [x2, y2, z2] = planeFunc(a, b, c, d, alpha, beta, gamma, x0, y0, z0, grid_size); [x2_i, y2_i, z2_i] = pentagonalPrismPlaneIntersect(n, r, h, a, b, c, d); % 平面3:过原点,法向量为(1, 0, 1) a = 1; b = 0; c = 1; d = 0; alpha = pi/4; beta = 0; gamma = 0; % 平面绕x轴旋转45度 x0 = 0; y0 = 0; z0 = 0; % 平面起点坐标 grid_size = 5; % 平面网格大小 [x3, y3, z3] = planeFunc(a, b, c, d, alpha, beta, gamma, x0, y0, z0, grid_size); [x3_i, y3_i, z3_i] = pentagonalPrismPlaneIntersect(n, r, h, a, b, c, d); % 平面4:过点(2, 2, 2),法向量为(1, 1, 1) a = 1; b = 1; c = 1; d = -6; alpha = 0; beta = 0; gamma = 0; % 平面不旋转 x0 = 2; y0 = 2; z0 = 2; % 平面起点坐标 grid_size = 5; % 平面网格大小 [x4, y4, z4] = planeFunc(a, b, c, d, alpha, beta, gamma, x0, y0, z0, grid_size); [x4_i, y4_i, z4_i] = pentagonalPrismPlaneIntersect(n, r, h, a, b, c, d); % 平面5:过点(2, 2, 2),法向量为(1, 0, -1) a = 1; b = 0; c = -1; d = -2; alpha = 0; beta = pi/4; gamma = 0; % 平面绕y轴旋转45度 x0 = 2; y0 = 2; z0 = 2; % 平面起点坐标 grid_size = 5; % 平面网格大小 [x5, y5, z5] = planeFunc(a, b, c, d, alpha, beta, gamma, x0, y0, z0, grid_size); [x5_i, y5_i, z5_i] = pentagonalPrismPlaneIntersect(n, r, h, a, b, c, d); % 绘制图形 figure; hold on; surf(x1, y1, z1, 'FaceColor', 'r', 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.5); plot3(x1_i, y1_i, z1_i, 'r-', 'LineWidth', 2); surf(x2, y2, z2, 'FaceColor', 'g', 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.5); plot3(x2_i, y2_i, z2_i, 'g-', 'LineWidth', 2); surf(x3, y3, z3, 'FaceColor', 'b', 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.5); plot3(x3_i, y3_i, z3_i, 'b-', 'LineWidth', 2); surf(x4, y4, z4, 'FaceColor', 'y', 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.5); plot3(x4_i, y4_i, z4_i, 'y-', 'LineWidth', 2); surf(x5, y5, z5, 'FaceColor', 'm', 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.5); plot3(x5_i, y5_i, z5_i, 'm-', 'LineWidth', 2); xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('z'); axis equal; ``` 运行上述代码可以得到如下图所示的结果: ![五角柱面与平面相交曲线](https://img-blog.csdn.net/20180518163404664?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3F6bmd5/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/80)
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