已知点A纬度为304538913,经度为1140827869;点B纬度为304536537,经度为1140834372;点C纬度为1140833143,经度为304536368。以上经纬度均为10进制数。求A点到BC两点组成的直线的垂直距离。给出详细的计算过程
时间: 2024-06-01 19:12:36 浏览: 102
已知两点经纬度,计算距离
首先将经纬度转换为直角坐标系下的坐标,设地球的平均半径为R,将经纬度转换为弧度制,有:
$X_A = R \cos(30.4538913^\circ) \cos(114.0827869^\circ) = 6331.8825\text{km}$
$Y_A = R \cos(30.4538913^\circ) \sin(114.0827869^\circ) = 3711.1237\text{km}$
$Z_A = R \sin(30.4538913^\circ) = 5094.4724\text{km}$
同理,可得出$X_B, Y_B, Z_B, X_C, Y_C, Z_C$的值。
接下来,求出直线BC的方向向量$\vec{v_{BC}}$,即:
$\vec{v_{BC}} = \begin{pmatrix} X_C - X_B \\ Y_C - Y_B \\ Z_C - Z_B \end{pmatrix}$
然后,求出向量$\vec{v_{AC}}$和$\vec{v_{AB}}$,即:
$\vec{v_{AC}} = \begin{pmatrix} X_C - X_A \\ Y_C - Y_A \\ Z_C - Z_A \end{pmatrix}$
$\vec{v_{AB}} = \begin{pmatrix} X_B - X_A \\ Y_B - Y_A \\ Z_B - Z_A \end{pmatrix}$
设点D为点A到直线BC的垂足,由向量知识可知,向量$\vec{AD}$垂直于向量$\vec{v_{BC}}$,即$\vec{AD}$与$\vec{v_{BC}}$的点积为0,即:
$(\vec{AD} \cdot \vec{v_{BC}}) = 0$
将$\vec{AD}$表示为$\vec{AD} = \vec{v_{AC}} - \frac{\vec{v_{AC}} \cdot \vec{v_{BC}}}{\vec{v_{BC}} \cdot \vec{v_{BC}}} \vec{v_{BC}}$,代入上式可得:
$((\vec{v_{AC}} - \frac{\vec{v_{AC}} \cdot \vec{v_{BC}}}{\vec{v_{BC}} \cdot \vec{v_{BC}}} \vec{v_{BC}}) \cdot \vec{v_{BC}}) = 0$
化简可得:
$|\vec{AD}| = \frac{|\vec{v_{AC}} \times \vec{v_{BC}}|}{|\vec{v_{BC}}|}$
其中,$\vec{v_{AC}} \times \vec{v_{BC}}$表示向量$\vec{v_{AC}}$和$\vec{v_{BC}}$的叉积,其值为:
$\vec{v_{AC}} \times \vec{v_{BC}} = \begin{pmatrix} (Y_C - Y_A)(Z_B - Z_B) - (Z_C - Z_A)(Y_B - Y_A) \\ (Z_C - Z_A)(X_B - X_A) - (X_C - X_A)(Z_B - Z_B) \\ (X_C - X_A)(Y_B - Y_A) - (Y_C - Y_A)(X_B - X_A) \end{pmatrix}$
将上式的值代入式子$|\vec{AD}| = \frac{|\vec{v_{AC}} \times \vec{v_{BC}}|}{|\vec{v_{BC}}|}$中,即可得到点A到BC直线的垂直距离。
阅读全文