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关于立体角,续三

 稷下阿蒙 2017-01-27

2、欧几里得空间的剖分及区域类型

2.1欧几里得空间的剖分

这里不考虑爱因斯坦式的时-空联系,而只分析欧几里得--笛卡尔式的整个刚性三维空间(以下简称全空间)被平面或曲面剖分为各种区域的情形。

2.1.

a.全空间中任1个平面将全空间剖分为对等的2个区域;其投影如上图左;

b.2个互不平行的平面将全空间剖分为两两对等的4个区域;设这2个平面之间的夹角为α,则这2对区域所占空间大小的比例为α/(π-α);其投影如上图中;

c.互相平行的2个平面将全空间剖分为3个区域:对等的2个区域加上中间1个无穷大但厚度(等于两个平面之间的距离)有限的“饼”状区域;其投影如上图右;

d.互不平行的3个平面将全空间剖分为两两对等的8个区域;立体直角坐标系将全空间剖分为8个卦限就是一个特例;

但若3个平面两两之间的3条交线互相平行而不共面、不重合,则这3个平面将全空间剖分为7个区域,是3对对顶的二面角及1个无限高的三棱柱;其横截面(投影)如下图左;

2.2

e.互不平行的4个平面,若不交于同一点,将全空间剖分为两两对等的14个区域围绕1个四面体,其中4对对顶的三面角、3对对顶的四面角(分别对应于四面体的4个面、4个顶点和6条棱)

f.1个射圆锥面(无限高)将全空间剖分为2个区域,其中之一具有圆锥形正截面,占据全空间的一定比例(依该射圆锥面的张角而定,具体数量见下文所述);另一个则占据全空间的其余部位;其示意如上图右;

……

4:三维空间被平面、半平面、曲面(锥面)剖分的结果

用来剖分空间

的面(边界)

剖分出的区域数量

剖分出的

区域类型

在参考球面上

区域的投影

1个平面

2

1/2全空间

1对半球形(特殊的球面二角形)

1射圆锥面

2

全空间的一定比例

(依锥面张角而定)

球面小圆形

2平行平面

3

2个半无限空间及

1个二维无限区域

2个球冠及

1个环带

3个半平面

3

全空间的一定比例(二面角)

3个球面二角形

2互不平行平面

4

2对球面二角形

3互不平行平面

8

全空间的一定比例(三面角)

3对球面三角形

7

若其3条交直线互相平行,则剖分出3对两两对顶的二面角及1个一维无限区域

3对球面二角形及2个似球面三角形或无穷小点

4互不平行平面(且若其6条交线不交于同一点)

15

7对两两对顶的三面角

(全空间的一定比例)

1个四面体

7对球面

三角形

5个以上互不或不全平行的平面

(参见4.9)

一般多于16

多对两两对顶的三面角

(全空间的一定比例)2个以上多面体

多个球面

三角形等

……

……

……

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