第二章:笛卡爾坐標系統


第一節:1D數學

1.基本數學概念

  • 自然數:人類在大自然中對自己的羊或者牛進行計數,而出現自然數,所以從0到N的整數被稱為自然數。
  • 負數:有時候人類在交易物品的時候會先賒着,此時就是用負數表示。
  • 分數:人類在交易物品的時候,例如賣羊的時候,我們可能吃不了那么多,只需要1/4的羊肉,此時就產生了分數。
  • 無理數:人類文明在進化的過程中,需要用到一些特殊的數,例如π,這種無限不循環小數被稱為無理數。

2.基本數學概念的圖示

      

3.離散數學和連續數學

  • 研究自然數和整數的領域稱作離散數學,研究實數領域稱作連續數學。
  • 所謂的離散就是可數的,例如我數地球上的所有物體的個數,僅用離散數學就可以做到,並且只需要一個很大的自然數就可以完成。
  • 連續數學是不可數的,例如外星文明,它們從來不是呀π,而是使用3.1415926....,這樣的文明用這樣的准確數字就可以建造更完美的世界。

4.C++中提供的數據類型

  • C++中提供的都是有理數,short,int是整數,float,double是分數或者叫小數。

第二節:2D數學

1.笛卡爾坐標系

  所謂的笛卡爾坐標系就是兩條相互垂直的數軸組成的一個平面,笛卡爾坐標系有兩兩條軸x和y軸。我們可以標記這個平面上的任意一個點。

  

2.笛卡爾坐標有8種方案

     

  常見的屏幕坐標系就是上述圖中的第6種方案,而我們平常的書寫方式是第一種方案。

  

第三節:3D數學

1.3D坐標系

  3D坐標系就是在笛卡爾坐標系的基礎上添加了z軸,於是就形成了三個面,xy面,xz面和yz面,這三個面互相垂直構成一個立體的空間。

  

2.左手坐標系和右手坐標系

  3D坐標系可以有多種構成方式,不過通過結論可以得知所有的3D坐標系無非兩種坐標系即左手和右手坐標系,其他的坐標系可以通過左手右手坐標系進行旋轉得到。

  

  第一幅圖是左手坐標系,第二幅圖是右手坐標系。

  通常我們是選用左手坐標系,例如著名的建模軟件3DMax缺省方向是+x向右,+y向前,+z向上。通過我們用左手和右手坐標系進行旋轉可以發現是左手坐標系,而右手坐標系是無法通過旋轉得到的。

  左手坐標系常見的有:DirectX,3DMax

  右手坐標系常見的有:OpenGL

3.3D坐標系有48中組合方案

  這48種方案中,有24種是左手坐標系(即可以通過左手坐標系旋轉而得到),另外的24種是右手坐標系(即可以通過右手坐標系旋轉而得到)。


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