点到直线垂足坐标的计算

        假设空间某点O的坐标为(Xo, Yo, Zo),空间某条直线上两点A和B的坐标为:(X1, Y1, Z1),(X2, Y2, Z2),设点O在直线AB上的垂足为点N,坐标为(Xn, Yn, Zn)。点N坐标解算过程如下:

首先求出下列向量:

在这里插入图片描述

由向量垂直关系,两个向量如果垂直,那么两个向量的点积(点乘,向量积)则为0,可得出。

在这里插入图片描述(1)

点N在直线AB上,根据向量共线定理:

在这里插入图片描述(2)

k理解为垂足点相对起点的距离占比,也就是一个比例系数。

 由(2)得

在这里插入图片描述(3)

 把(3)式代入(1)式,式中只有一个未知数k,整理化简解出k:

在这里插入图片描述

把(4)式代入(3)式即得到垂足N的坐标。

下面是C的实现方式:

// 二维空间点到直线的垂足
struct Point
{
  double x,y;
}
Point GetFootOfPerpendicular(
	const Point &pt,     // 直线外一点
	const Point &begin,  // 直线开始点
	const Point &end)   // 直线结束点
{
	Point retVal;
 
	double dx = begin.x - end.x;
	double dy = begin.y - end.y;
	if(abs(dx) < 0.00000001 && abs(dy) < 0.00000001 )
	{
		retVal = begin;
		return retVal;
	}
 
	double u = (pt.x - begin.x)*(begin.x - end.x) +
		(pt.y - begin.y)*(begin.y - end.y);
	u = u/((dx*dx)+(dy*dy));
 
	retVal.x = begin.x + u*dx;
	retVal.y = begin.y + u*dy;
 
	return retVal;
}
// 三维空间点到直线的垂足
struct Point
{
  double x,y,z;
}
Point GetFootOfPerpendicular(
	const Point &pt,     // 直线外一点
	const Point &begin,  // 直线开始点
	const Point &end)   // 直线结束点
{
	Point retVal;
 
	double dx = begin.x - end.x;
	double dy = begin.y - end.y;
  double dz = begin.z - end.z;
	if(abs(dx) < 0.00000001 && abs(dy) < 0.00000001 && abs(dz) < 0.00000001 )
	{
		retVal = begin;
		return retVal;
	}
 
	double u = (pt.x - begin.x)*(begin.x - end.x) +
		(pt.y - begin.y)*(begin.y - end.y) + (pt.z - begin.z)*(begin.z - end.z);
	u = u/((dx*dx)+(dy*dy)+(dz*dz));
 
	retVal.x = begin.x + u*dx;
	retVal.y = begin.y + u*dy;
  retVal.y = begin.z + u*dz;
  
	return retVal;
}

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