第二章 向量的运算(1)


1:向量相等


几何学上,有同样方向和长度的两个向量相等。数学上,我们说有同样维数和分量的向量相等。例如:如果ux = vx, uy = vy, 且 uz = vz.那么(ux, uy, uz) = (vx, vy, vz)。在代码中我们能够用“= =”判断两个向量相等。


2:向量模长


向量的大小是有向线段的长度。知道向量的分量,利用下面的公式就能计算出向量的大小。



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_string


‖u‖表示向量u的长度。例如:计算向量u = (1, 2, 3)和v = (1, 1)的大小。


根据公式(1),我们得到:



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_c#_02



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_string_03


在DirectX中,向量的Length()方法可以得到向量模长,例如:


Vector3 vec =new Vector3(1,2,3);


MessageBox.Show("向量V(1,2,3)的模长为:/n"+vec.Length().ToString());


执行结果:



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_string_04


另外一个有用的方法是Vector.LengthSq(),求得的是向量模长的平方,在实际中,它的用途可能超过Length();如果在一个程序中前面需求模长,后面又要对模长平方运算,用此方法就省去了许多计算,我们知道,开平方运算对计算机来说是其实是个痛苦的事情;


3:向量单位化


向量单位化就是让向量的大小等于1,叫作单位向量。能利用向量大小以及各个分量把一个向量单位化:



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_vector_05


比如,对于向量u = (1, 2, 3) 和 v = (1, 1)。单位化方法如下


首先,利用前面的求向量模长公式得到‖u‖=√14 和 ‖v‖=√2,因此:



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_c#_06


以下代码是将向量单位化以后,看看向量的值及模长:


new


                     vec.Normalize();


string


                     disString+="V("+vec.X.ToString()+" ,"+vec.Y.ToString()+" ,"+vec.Z.ToString()+")/n";


                     disString+="单位化以后的模长为:"+vec.Length().ToString();


                     MessageBox.Show(disString,"向量的单位化");


程序执行结果如下:



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_c#_07


4:向量相加


能够通过分别把两个向量的各个分量相加得到向量之和,注意在相加之前必须保证它们有相同的维数。



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_string_08


下面图中显示的是向量相加几何表示:



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_string_09


以下代码显示两个向量的相加,并把相加后的结果显示出来:


new


new


                     Vector3 vec3=Vector3.Add(vec1,vec2);


string


       disString+="V("+vec3.X.ToString()+" ,"+vec3.Y.ToString()+" ,"+vec3.Z.ToString()+")/n";


       MessageBox.Show(disString,"向量的相加");


执行结果如下:



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_c#_10


5:向量相减


和加法类似,通过分别把两个向量的各个分量相减得到向量之差。



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_c#_11


图中显示的是几何学上的向量相减。



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_c#_12


以下代码显示两个向量的相减,并把相减后的结果显示出来:


private void


              {


new


new


                     Vector3 vec3=Vector3.Subtract(vec1,vec2);


string


                     disString+="V("+vec3.X.ToString()+" ,"+vec3.Y.ToString()+" ,"+vec3.Z.ToString()+")/n";


                     MessageBox.Show(disString,"向量的相减");             


              }


执行结果如下:



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_vector_13


6:向量的数乘


用一个数与向量相乘,向量按比例变化。用负数去乘改变方向。



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_string_14


以下代码计算向量的数乘:


private void


              {


new


                     Vector3 vec3=Vector3.Scale (vec1,10);


string


                     disString+="V("+vec3.X.ToString()+" ,"+vec3.Y.ToString()+" ,"+vec3.Z.ToString()+")/n";


                     MessageBox.Show(disString,"向量的数乘");      


              }


执行结果是:



(转)Managed DirectX +C# 开发(入门篇)(二)_vector_15