平面与五棱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、构建求解判断五棱柱面n边与平面相交曲线的函数 3、绘制其中5种平面与五棱柱面相交的曲线

时间: 2024-05-04 10:17:57 浏览: 157
1、构建平面函数的MATLAB代码: ```matlab function [x,y,z] = plane_func(a,b,c,d,x_range,y_range) % a,b,c,d为平面方程ax+by+cz+d=0中的系数 % x_range和y_range为平面在x和y方向的取值范围 [x,y]=meshgrid(x_range,y_range); z=(-a*x-b*y-d)/c; end ``` 2、构建求解五棱柱面n边与平面相交曲线的函数: 由于五棱柱的形状比较复杂,这里我们采用将其分解为三个部分来求解: ```matlab function [inter_x, inter_y, inter_z] = pentagon_prism_intersection(a, h, n, A, B, C, D) % a: 五棱柱棱长 % h: 五棱柱高 % n: 五棱柱棱数 % A,B,C,D: 五棱柱底面中心点坐标以及顶面中心点坐标 % 找到五棱柱的顶点坐标 theta = 2*pi/n; % 每个棱角度 vertex_x = zeros(1, n*2); vertex_y = zeros(1, n*2); vertex_z = zeros(1, n*2); for i = 1:n vertex_x(i) = A(1) + a*cos((i-1)*theta); vertex_y(i) = A(2) + a*sin((i-1)*theta); vertex_z(i) = B(3); end for i = 1:n vertex_x(i+n) = A(1) + a*cos((i-1)*theta); vertex_y(i+n) = A(2) + a*sin((i-1)*theta); vertex_z(i+n) = D(3); end % 找到五棱柱的棱面方程 plane = zeros(n, 4); for i = 1:n p1 = [vertex_x(i), vertex_y(i), vertex_z(i)]; p2 = [vertex_x(mod(i,n)+1), vertex_y(mod(i,n)+1), vertex_z(mod(i,n)+1)]; v = p2 - p1; plane(i,:) = [v(1), v(2), v(3), -dot(v,p1)]; end % 求解相交曲线 [x,y,z] = plane_func(a,b,c,d,x_range,y_range); inter_x = []; inter_y = []; inter_z = []; for i = 1:n [xi, yi, zi] = line_plane_intersection(plane(i,:), [A,B]); if ~isnan(xi) if xi >= min(vertex_x) && xi <= max(vertex_x) && yi >= min(vertex_y) && yi <= max(vertex_y) && zi >= min(vertex_z) && zi <= max([B(3),D(3)]) inter_x = [inter_x, xi]; inter_y = [inter_y, yi]; inter_z = [inter_z, zi]; end end end end function [x, y, z] = line_plane_intersection(plane, line) % 求线段与平面相交的交点 % plane: 平面的法向量和截距,形如[a, b, c, d] % line: 线段的两个端点坐标,形如[p1, p2] p1 = line(1,:); p2 = line(2,:); v = p2 - p1; if dot(plane(1:3),v) == 0 % 线段与平面平行 x = NaN; y = NaN; z = NaN; else t = - (dot(plane,[p1,1]) / dot(plane(1:3),v)); if t < 0 || t > 1 % 线段与平面不相交 x = NaN; y = NaN; z = NaN; else x = p1(1) + v(1)*t; y = p1(2) + v(2)*t; z = p1(3) + v(3)*t; end end end ``` 3、绘制五种平面与五棱柱面相交的曲线: ```matlab a = 1; % 五棱柱棱长 h = 2; % 五棱柱高 n = 5; % 五棱柱棱数 A = [0, 0, 0]; % 底面中心点坐标 B = [0, 0, h]; % 顶面中心点坐标 C = [a/2, a/2, 0]; % 底面边中心点坐标 D = [a/2, a/2, h]; % 顶面边中心点坐标 % 平面1 a = 2; b = 0; c = 0; d = 0; x_range = [-2, 2]; y_range = [-2, 2]; [x,y,z] = plane_func(a,b,c,d,x_range,y_range); [inter_x, inter_y, inter_z] = pentagon_prism_intersection(a, h, n, A, B, C, D); figure; surf(x,y,z); hold on; plot3(inter_x, inter_y, inter_z, 'r', 'LineWidth', 2); title('Plane 1'); % 平面2 a = 0; b = 2; c = 0; d = 0; x_range = [-2, 2]; y_range = [-2, 2]; [x,y,z] = plane_func(a,b,c,d,x_range,y_range); [inter_x, inter_y, inter_z] = pentagon_prism_intersection(a, h, n, A, B, C, D); figure; surf(x,y,z); hold on; plot3(inter_x, inter_y, inter_z, 'r', 'LineWidth', 2); title('Plane 2'); % 平面3 a = 0; b = 0; c = 2; d = 0; x_range = [-2, 2]; y_range = [-2, 2]; [x,y,z] = plane_func(a,b,c,d,x_range,y_range); [inter_x, inter_y, inter_z] = pentagon_prism_intersection(a, h, n, A, B, C, D); figure; surf(x,y,z); hold on; plot3(inter_x, inter_y, inter_z, 'r', 'LineWidth', 2); title('Plane 3'); % 平面4 a = 1/sqrt(2); b = 1/sqrt(2); c = 0; d = 0; x_range = [-2, 2]; y_range = [-2, 2]; [x,y,z] = plane_func(a,b,c,d,x_range,y_range); [inter_x, inter_y, inter_z] = pentagon_prism_intersection(a, h, n, A, B, C, D); figure; surf(x,y,z); hold on; plot3(inter_x, inter_y, inter_z, 'r', 'LineWidth', 2); title('Plane 4'); % 平面5 a = 1/sqrt(2); b = 0; c = 1/sqrt(2); d = 0; x_range = [-2, 2]; y_range = [-2, 2]; [x,y,z] = plane_func(a,b,c,d,x_range,y_range); [inter_x, inter_y, inter_z] = pentagon_prism_intersection(a, h, n, A, B, C, D); figure; surf(x,y,z); hold on; plot3(inter_x, inter_y, inter_z, 'r', 'LineWidth', 2); title('Plane 5'); ```
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