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三点定圆(弧)

在计算机图形编程或数控加工编程中,通常需要通过给定的三点来确定一个圆弧,也就是要得到圆弧的半径、圆心,以及判断圆弧的方向

三点定圆(弧)

如图所示,

三点定圆(弧)

为给定的三点,连接AB和BC,分别作AB和BC的中垂线,垂足分别为D和E,两垂线的交点为O ( x, y) ,即为圆弧所在圆的圆心。通过OD和OE的斜率可得如下方程组:

三点定圆(弧)

解上面方程组,可得

圆心坐标为:

三点定圆(弧)

半径:

三点定圆(弧)

其中:

三点定圆(弧)
三点定圆(弧)
三点定圆(弧)

设A,B,C 三点与圆心的连线同平行于X轴的线的夹角分别为

三点定圆(弧)

,θ 的变化范围为[ - π, π] , 而θ/2 在(- π/2, π/2] 范围内单调递增,因此通过θ/2 的正切来判断,如:

三点定圆(弧)

其中A’为AR连线的中点,则:

三点定圆(弧)
三点定圆(弧)

存在两种情况:

(1)

三点定圆(弧)

都在( - π, 0] 或( 0, π] 区间

(2)

三点定圆(弧)

不同在( - π, 0] 或( 0, π] 区间,但肯定有两个是在同一区间

可以通过乘积来判断是否在同一区间,大致过程如下:

如果

三点定圆(弧)

说明这两角在不同区间,则如果

三点定圆(弧)

则圆弧为逆时针方向,否则为顺时针方向

如果

三点定圆(弧)

说明这两角在相同区间,则如果

三点定圆(弧)

则圆弧为顺时针方向,否则为逆时针方向

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