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winkel zwischen zwei vektoren herleitung (6) Ich möchte den Winkel im Uhrzeigersinn zwischen 2 Vektoren (2D, 3D) herausfinden. Der klassische Weg mit dem Skalarprodukt gibt mir den inneren Winkel (0-180 Grad) und ich muss einige if-Anweisungen verwenden, um zu bestimmen, ob das Ergebnis der Winkel ist, den ich brauche oder sein Komplement. Kennen Sie eine direkte Art der Berechnung im Uhrzeigersinn? Genau wie das Skalarprodukt proportional zum Kosinus des Winkels ist, ist die determinant proportional zu ihrem Sinus. So können Sie den Winkel wie folgt berechnen: dot = x1*x2 + y1*y2 # dot product between [x1, y1] and [x2, y2] det = x1*y2 - y1*x2 # determinant angle = atan2(det, dot) # atan2(y, x) or atan2(sin, cos) Die Ausrichtung dieses Winkels stimmt mit der des Koordinatensystems überein. In einem linkshändigen Koordinatensystem, dh x nach rechts und y nach unten, wie es für Computergrafiken üblich ist, bedeutet dies, dass Sie ein positives Vorzeichen für den Uhrzeigersinn erhalten. Wenn die Ausrichtung des Koordinatensystems mathematisch mit y nach oben ist, erhalten Sie, wie in der Mathematik üblich, Winkel entgegen dem Uhrzeigersinn.
Skalarprodukt Rechner Der Vektorrechner von Simplexy kann beliebige Vektoroperationen für dich durchführen. Mit dem Rechner kannst du den Winkel zwischen Vektoren berechnen, Vektoren addieren, Vektoren subtrahieren, Skalarprodukt berechnen, Kreuzprodukt berechnen und viel mehr. Das Skalarprodukt Das Skalarprodukt (inneres Produkt) ist eine mathematische Rechenoperation, bei der zwei Vektoren einer Zahl zugeordnet werden. Die Zahl, die man erhält entspricht der Länge der Projektion des einen Vektors auf den anderen. This browser does not support the video element. Regel: Skalarprodukt Formel Im zwei-Dimensionalen: \(\vec{a}\bullet \vec{b}=a_1\cdot b_1+a_2\cdot b_2\) Im drei-Dimensionalen: \(\vec{a}\bullet \vec{b}=a_1\cdot b_1+a_2\cdot b_2+a_3\cdot b_3\) Beispiel \(\left(\begin{array}{c} 2 \\ 3\end{array}\right)\bullet\left(\begin{array}{c} 5 \\ 1\end{array}\right)=2\cdot 5+3\cdot 1=13\) Aus der oberen Abbildung kannst du bereits entnehmen, dass das Skalarprodukt vom Winkel zwischen den zwei Vektoren abhängt.
Je größer der Winkel zwischen den Vektoren ist, desto kleiner ist die Projektion des einen Vektors auf den anderen und damit ist auch das Skalarpodukt an sich kleiner. Der Zusammenhang zwischen dem Winkel zwischen den Vektoren und der Projektion des einen Vektors auf den anderen wird in der nächsten Abbildung vedeutlicht. Wie du siehst ist die Projektion von Vektor \(\vec{b}\) auf \(\vec{a}\) vom Winkel zwischen den Vektoren abhängig. Je größer der Winkel zwischen ihnen ist, desto kleiner wird die Projektion von \(\vec{b}\) auf \(\vec{a}\) und damit wird auch das Skalarprodukt \(\vec{a}\bullet \vec{b}\) kleiner. Ist der Winkel zwischen den Vektoren \(90°\) dann gibt es keine Projektion von \(\vec{b}\) auf \(\vec{a}\), das Skalarprodukt ist Null.
Tatsächlich: Was ist ein Kreuzprodukt? Ein Kreuzprodukt ist ein Vektorprodukt, das senkrecht zu den beiden ursprünglichen Vektoren steht und den gleichen Betrag hat. Autor des Artikels John Cruz John ist Doktorand mit einer Leidenschaft für Mathematik und Pädagogik. In seiner Freizeit geht John gerne wandern und Rad fahren. Vektor Kreuzprodukt Rechner Deutsch Veröffentlicht: Sun Jul 04 2021 In Kategorie Mathematische Taschenrechner Vektor Kreuzprodukt Rechner zu Ihrer eigenen Website hinzufügen
In diesem Fall können Sie die obige 2D-Berechnung einschließlich n in die determinant anpassen, um ihre Größe 3 × 3 zu erhalten. dot = x1*x2 + y1*y2 + z1*z2 det = x1*y2*zn + x2*yn*z1 + xn*y1*z2 - z1*y2*xn - z2*yn*x1 - zn*y1*x2 angle = atan2(det, dot) Eine Bedingung dafür ist, dass der Normalvektor n eine Einheitslänge hat. Wenn nicht, müssen Sie es normalisieren. Als dreifaches Produkt Diese Determinante könnte auch als das Dreifachprodukt ausgedrückt werden, wie @Excrubulent in einer vorgeschlagenen Bearbeitung gezeigt hat. det = n · (v1 × v2) Dies könnte in einigen APIs einfacher zu implementieren sein und gibt eine andere Perspektive, was hier vor sich geht: Das Kreuzprodukt ist proportional zum Sinus des Winkels und wird senkrecht zur Ebene liegen und daher ein Vielfaches von n sein. Das Skalarprodukt wird daher grundsätzlich die Länge dieses Vektors messen, jedoch mit dem richtigen Zeichen. Diese Antwort ist die gleiche wie die von MvG, erklärt sie aber anders (sie ist das Ergebnis meiner Bemühungen zu verstehen, warum die Lösung von MvG funktioniert).
Schritt (2) folgt aus der Definition von atan2 und stellt fest, dass atan2(cy, cx) = atan2(y, x), wobei c ein Skalar ist. Schritt (3) folgt aus der Definition von atan2. Schritt (4) folgt aus den geometrischen Definitionen von cos und sin. Für eine 2D-Methode könnten Sie das Kosinussatz und die "Richtungs" -Methode verwenden. Zur Berechnung des Winkels von Segment P3: P1 im Uhrzeigersinn zu Segment P3: P2 fegen. P1 P2 P3 double d = direction(x3, y3, x2, y2, x1, y1); // c int d1d3 = distanceSqEucl(x1, y1, x3, y3); // b int d2d3 = distanceSqEucl(x2, y2, x3, y3); // a int d1d2 = distanceSqEucl(x1, y1, x2, y2); //cosine A = (b^2 + c^2 - a^2)/2bc double cosA = (d1d3 + d2d3 - d1d2) / (2 * (d1d3 * d2d3)); double angleA = (cosA); if (d > 0) { angleA = 2. * - angleA;} This has the same number of transcendental Operationen als Vorschläge oben und nur eine mehr oder mehr Gleitkommaoperation. Die Methoden, die es verwendet, sind: public int distanceSqEucl(int x1, int y1, int x2, int y2) { int diffX = x1 - x2; int diffY = y1 - y2; return (diffX * diffX + diffY * diffY);} public int direction(int x1, int y1, int x2, int y2, int x3, int y3) { int d = ((x2 - x1)*(y3 - y1)) - ((y2 - y1)*(x3 - x1)); return d;} Skalar (Punkt) Produkt von zwei Vektoren können Sie den Cosinus des Winkels zwischen ihnen erhalten.
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