已知圓上的兩點坐標和半徑,求圓心。
數學分析:這個題目,涉及到簡單的數學問題,但是計算比較繁瑣。
假設已知圓上的兩點坐標分別為N(X1,Y1)和M(X2,Y2),半徑為R,圓心坐標為o(a,b),根據數學知識可得到:
(x1-a)^2 + (y1-b)^2 = R^2----(1)式
(x2-a)^2 + (y2-b)^2 = R^2----(2)式
分別展開上述兩個式子得到
(x1)^2 - 2*x1*a + a^2 + (y1)^2 - 2*y1*b + b^2 = R^2 ----(3)式
(x2)^2 - 2*x2*a + a^2 + (y2)^2 - 2*y2*b + b^2 = R^2 ----(4)式
(3)式 - (4)式
得到:
x1^2 - x2^2 + 2*(x2-x1)*a + y1^2 - y2^2 + 2*(y2-y1)*b = 0
變形得到:
a = (x2^2 - x1^2 + y2^2 - y1^2)/2/(x2-x1) - (y2-y1)/(x2-x1) * b
設:C1 = (x2^2 - x1^2 + y2^2 - y1^2)/2/(x2-x1)
設:C2 = (y2-y1)/(x2-x1)
a = c1 - c2 * b ----(5)式
把(5)式代入(1)式,得到;
x1^2 - 2*x1*(C1-C2*b) + (C1-C2*b)^2 + y1^2 -2*y1*b + b^2 = R^2
展開簡化為關於b的一元二次方程一般形式;
(C2^2+1)*b^2 + (2*x1*C1-2*C1*C2-2*y1)*b + x1^2-2*x1*C1+C1^2+y1^2-R^2 = 0
得到求b的方程組
二次項系數:A = (C2^2+1)
一次項系數:B = (2*x1*C1-2*C1*C2-2*y1)
常數項: C = x1^2-2*x1*C1+C1^2+y1^2-R^2
一元二次方程轉化為:
A*b^2 + B*b + C = 0 ----(6)式
解得b = (-B + sqrt(B*B - 4 * A*C)) / (2 * A); (或b = (-B - sqrt(B*B - 4 * A*C)) / (2 * A))
代入(5)式得a的值;
public List<string> GetArcCenter(double x1, double y1, double x2, double y2, double Angle) { double CenterX = 0, CenterY = 0; List<string> CenterList = new List<string>(); double R= Radius(x1, y1, x2, y2, Angle); double c1 = (x2 * x2 - x1 * x1 + y2 * y2 - y1 * y1) / (2 * (x2 - x1)); double c2 = (y2 - y1) / (x2 - x1); //斜率 double A = (c2 * c2 + 1); double B = (2 * x1 * c2 - 2 * c1 * c2 - 2 * y1); double C = x1 * x1 - 2 * x1 * c1 + c1 * c1 + y1 * y1 - R * R; CenterY = (-B +Math.Sqrt(B * B - 4 * A * C))/ (2 * A); CenterX = c1 - c2 * CenterY; CenterList.Add(Convert.ToString(CenterX)); CenterList.Add(Convert.ToString(CenterY)); return CenterList; }