多邊形的面積

2021-07-24 08:00:38 字數 1829 閱讀 3897

1

三角形面積

xy平面內,有三角形

123,如下圖所示:

1 借助向量叉積和點積,這個三角形的面積公式非常簡單:

這個面積是有符號的:1、

2、3逆時針排列,則面積為正;1、

2、3順時針排列,則面積為負。這是對右手系的總結,如果從背面看這個座標系就成了左手系。在左手系下,面積的正負情況正好相反。所以,關於面積正負的準確說法應該是:1、

2、3的排列順序與方位角增加的方向一致,則面積為正;1、

2、3的排列順序與方位角增加的方向相反,則面積為負。

最後,上面的公式不夠美觀,來乙個神來之筆:

多邊形面積

假定某個多邊形有

n個頂點:1、

2、3、……、

n。現在任取一點

c,它與

n個頂點可以構成

n個三角形:(

c,1,2

)、(c,2,3

)、(c,3,4

)、……、(

c,n-1,n

)、(c,n,1

)。現在把這些三角形的面積累積起來,就是多邊形的面積了,即:

注意上面公式的最後一項為s(

c,n,n+1

)。頂點

n+1超過了

n,就轉回去取值為1。

現在,把

c點取為原點

o,就可以得到多邊形的面積公式如下:

上式中,

多邊形面積同樣有正負,以下圖為例。多邊形有四個頂點1、

2、3、

4。23與

14有交點p。

2 面積1

、2、p

為正,面積3、

4、p為負。兩塊面積相加,多邊形的面積就是零了。所以使用

3 遞推公式

假定拿著手持

gps一邊走一邊顯示面積,那麼

n個頂點,隨著頂點數

n的增加其計算效率越來越低。此時,可以考慮使用遞推公式。

假定2、

3、……、

n圍成的多邊形面積,給多邊形增加乙個頂點

n+1後其面積變為

可得多邊形面積計算的遞推公式如下:

上述遞推公式要計算

3個三角形的面積,為了簡化計算,將

c點取為

1號頂點,則遞推公式變為:

因為做為遞推公式,初始值很重要:

最終的遞推公式為:

精度評定

拿著手持

gps測量了一圈面積,其測量誤差能有多少?

1畝地的面積測量誤差就達到了

1畝,那這個測量就沒有什麼實際意義了。

微分多邊形面積公式

注意上式中的

根據誤差傳播率,可知:

假定頂點座標的點位中誤差為

兩邊開平方,可得多邊形面積的精度

上式中的

假定多邊形為正方形,且邊長為

假定多邊形為正

結論:1

、面積精度與多邊形的圖形結構是有關係的;

2、測量的範圍越大,面積精度越低,但面積的相對精度越高;

3、測量的頂點越密集,則面積精度和面積相對精度越高。

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