• ベストアンサー

【座標】あるラインから半径r離れた新ラインの座標

3次元の座標、点A(0, 0, 0)、点B(100, 0, 0)、点C(100, 100, 0)、点D(100, 100, 100) を結んだラインがあります。 このラインを中心に、半径r離れた円周上に、中心のラインと並走するように、 新ラインを10本配置し、パイプのような形状を表現したい場合、 新ライン10本の座標はどのような計算をすればよいでしょうか? X軸方向、Y軸方向、Z軸方向には直角にしか曲がりません。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • info222_
  • ベストアンサー率61% (1053/1707)
回答No.3

No.2です。 ANo.2の補足の質問について 補足の質問は、多数の組み合わせの羅列ですが、 一回直角に曲がるだけのケースについての質問のようですね。 パターンが多いのでとりあえず最初の四通りだけ。 >01.X軸のプラス方向後、Y軸のプラス方向へ   →(今回ご教示いただきました計算式) 中心線(0,0,0)→(100,0,0)→(100,100,0) x軸方向の新ライン  (x, r*cos(πk/5), r*sin(πk/5),  0≦x≦100-r*cos(πk/5) y軸方向の新ライン  (100-r*cos(πk/5), y, r*sin(πk/5),  a*cos(πk/5)≦y≦100 >02.X軸のプラス方向後、Y軸のマイナス方向へ 中心線(0,0,0)→(100,0,0)→(100,-100,0) x軸方向の新ライン  (x, r*cos(πk/5), r*sin(πk/5),  0≦x≦100+r*cos(πk/5) y軸方向の新ライン  (100+r*cos(πk/5), y, r*sin(πk/5),  -100≦y≦a*cos(πk/5) >03.X軸のプラス方向後、Z軸のプラス方向へ 中心線(0,0,0)→(100,0,0)→(100,0,100) x軸方向の新ライン  (x, r*cos(πk/5), r*sin(πk/5),  0≦x≦100-r*sin(πk/5) z軸方向の新ライン  (100-r*sin(πk/5), r*cos(πk/5), z),  r*sin(πk/5)≦z≦100 >04.X軸のプラス方向後、Z軸のマイナス方向へ 中心線(0,0,0)→(100,0,0)→(100,0,-100) x軸方向の新ライン  (x, r*cos(πk/5), r*sin(πk/5),  0≦x≦100+r*sin(πk/5) z軸方向の新ライン  (100-r*sin(πk/5), r*cos(πk/5), z),  -100≦z≦r*sin(πk/5)

その他の回答 (2)

  • info222_
  • ベストアンサー率61% (1053/1707)
回答No.2

10本の連続する新ライン(k=0,1,…,9)  以下の三本の新ラインはkの値が同じのとき、繋がった一本の連続する直交線分となります。 x軸方向の新ライン  (x, r*cos(πk/5), r*sin(πk/5)),  0≦x≦100-r*cos(πk/5) y軸方向の新ライン  (100-r*cos(πk/5), y, r*sin(πk/5)),  a*cos(πk/5)≦y≦100-a*sin(πk/5) z軸方向の新ライン  (100-r*cos(πk/5)), 100-r*sin(πk/5), z),  r*sin(πk/5)≦z≦100 以上の式を使って、連続する新ライン10本をプロットした図を添付します。図はr=30としてプロットした例です。

eiruyo
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます! 図まで用意していただきまして大変感謝しております。 イメージしていた絵が、まさしくこの図の通りになります。私の質問に時間を割いていただきありがとうございました。

eiruyo
質問者

補足

補足ではなく、度々の質問申し訳ありません。 今回の質問は、X軸、Y軸、Z軸のプラス方向へ進んだ座標になりましたが、X軸、Y軸、Z軸のマイナス方向へ進むこともあるとして、全てのパターンを網羅するとなると、以下の計算式が必要となるのでしょうか? その場合には数が多く大変申し訳ないのですが、どうかご教示いただけないでしょうか。 01.X軸のプラス方向後、Y軸のプラス方向へ   →(今回ご教示いただきました計算式) 02.X軸のプラス方向後、Y軸のマイナス方向へ 03.X軸のプラス方向後、Z軸のプラス方向へ 04.X軸のプラス方向後、Z軸のマイナス方向へ 05.X軸のマイナス方向後、Y軸のプラス方向へ 06.X軸のマイナス方向後、Y軸のマイナス方向へ 07.X軸のマイナス方向後、Z軸のプラス方向へ 08.X軸のマイナス方向後、Z軸のマイナス方向へ 09.Y軸のプラス方向後、X軸のプラス方向へ 10.Y軸のプラス方向後、X軸のマイナス方向へ 11.Y軸のプラス方向後、Z軸のプラス方向へ   →(今回ご教示いただきました計算式) 12.Y軸のプラス方向後、Z軸のマイナス方向へ 13.Y軸のマイナス方向後、X軸のプラス方向へ 14.Y軸のマイナス方向後、X軸のマイナス方向へ 15.Y軸のマイナス方向後、Z軸のプラス方向へ 16.Y軸のマイナス方向後、Z軸のマイナス方向へ 17.Z軸のプラス方向後、Y軸のプラス方向へ 18.Z軸のプラス方向後、Y軸のマイナス方向へ 19.Z軸のプラス方向後、X軸のプラス方向へ 20.Z軸のプラス方向後、X軸のマイナス方向へ 21.Z軸のマイナス方向後、Y軸のプラス方向へ 22.Z軸のマイナス方向後、Y軸のマイナス方向へ 23.Z軸のマイナス方向後、X軸のプラス方向へ 24.Z軸のマイナス方向後、X軸のマイナス方向へ

回答No.1

1.AB上に円の中心があるとき、10本の直線は、 (x、r・cos(πk/5)、r・sin(πk/5))、(k=0、1、2、・・、9および、0≦x≦100) 2.BC上に円の中心があるとき、10本の直線は、 (100+r・cos(πk/5)、y、r・sin(πk/5))、(k=0、1、2、・・、9および、0≦y≦100) 3.CD上に円の中心があるとき、10本の直線は、 (100+r・cos(πk/5)、100+r・sin(πk/5)、z)、(k=0、1、2、・・、9および、0≦z≦100) -------------------- ※ 上記座標において1つのkの値で、AB間、BC間、CD間が連続する1つの直線にはなっていません。

eiruyo
質問者

お礼

お早いご回答ありがとうございます!

関連するQ&A

  • 円周上の座標

    はじめまして。 課題の関係で円周上の座標を求めなくてはならなくなったのですが、 三角関数などを使えばいいのでしょうか? 問題の言い方もつたなくて申し訳ないのですが、 まず、xy座標軸上に、(0, 0)を中心にした半径1の円があります。 その円周上に、n個の点があります。 それぞれの点の、円周上を通った距離は同じです。 個数nが指定された時の、それぞれの点の座標を求めます。 n=4なら、360÷4=90で、円の中心から90°、180°、270°、360°の角度に延ばした直線と、円の交点の座標を求めることになると思います。 これらの円周上の座標を求めるにはどうすればいいのでしょうか? 分かりにくくて申し訳ないのですが、宜しくお願いします。

  • 円周上の座標値

    どもです。 よろしくお願いします。 半径160の円があるとします。 中心座標を(0,0)とした場合のA点を(0,160)の位置とします。 このA点が円周上に沿って移動した場合のX・Y軸の値を求めたいのですがどのように計算すればよいでしょうか? 例えば、円周上に沿って2.0に移動した場合X・Yの値が幾つになるのかを知りたいのです。 一応、関数電卓があります。

  • 円の座標値

    半径5.0の円があるとします。 中心座標を(0,0)とした場合のA点を(0,-5.0)の位置とします。 このA点が円周上に沿ってX方向に、ある距離移動した場合のY軸の値を求めたいのですが どのように計算すればよいでしょうか? 例えば、Xが1.0に移動した場合Yの値が幾つになるのか、 1.5の時はYの値が幾つになるのかを知りたいのです。 (一応、関数電卓があります…)

  • 半径rの円の中心を半径2×r×nの円周上に重なり合わないように配置できる数

    半径rの円の中心を半径2×r×nの円周上に重なり合わないように複数配置していきます。 nが1の場合、半径rの円は6個、重なり合わないように配置できます。 このとき、半径rの円同士に隙間はありません。 nが2の場合、半径rの円は18個、重なり合わないように配置できます。このとき、半径rの円同士に少し隙間ができます。 nが3の場合、半径rの円は24個、重なり合わないように配置できます。このとき、nが2の場合と同様に半径rの円同士に隙間ができ、隙間の合計値はnが2の場合より大きいと思います。 半径rの円の中心を半径2×r×nの円周上に重なり合わないように配置できる数はnが2以降は6×(n+1)かのように思えますが、nが大きくなるにつれ、半径rの円同士の間幅の合計値も大きくなり、どこかで、6×(n+1)+1になるような気がします。 もし、そうならば、そのときのnはいくつになりますか? また、半径rの円の中心を半径2×r×nの円周上に重なり合わないように配置できる数を式で表すとどうなりますか?

  • 円弧3点の座標から円の中心座標と半径の求め方をお願いいたします。

    円弧3点の座標から円の中心座標と半径の求め方をお願いいたします

  • 2点間を通り半径rの中心座標を求めるには

    はじめまして。 数学が苦手でなんとか克服していきたいと考えています。 早速ですが、2点間を通り半径rの中心座標を求める方法についてお聞きしたいです。 他サイト等で上記の求め方を検索し、連立方程式を用いて解く方法を見つけました。 始点(Sx,Sy) 終点(Ex,Ey) 半径r 中心座標(Px,Py) (Px - Sx)^2 + (Py - Sy)^2 = r^2 (Px - Ex)^2 + (Py - Ey)^2 = r^2 √を使用して上記の式を展開していきますが、途中で混乱してしまいます。 すみませんが、上記の中心座標を求めるための展開式を教えて頂けませんか? 以下に条件を記載しました。 始点(Sx,Sy) 終点(Ex,Ey) 半径rとして、中心座標(Px,Py)を求める展開式のご教授をよろしくお願い致します。

  • 3次元座標の求め方

    3次元座標の求め方 原点 0,0,0 を中心にした球体面上の正面から見た頂点座標で、 回転による移動後の座標の求め方を知りたいです。 例えば、球面の半径が 100 で、頂点の座標 x1, y1, z1 が 100, 0, 0 にある場合、 Y軸に対してπ/2 rad (90度)回転した座標 x2, y2, z2 は 0, 0, -100 になると思うのですが、 この新たな3つの座標 x2, y2, z2 を導くにはどのように計算しているのでしょうか。 平面上の円運動のように cos sin の組み合わせ等で導き出せるのでしょうか。 x1, y1, z1 から、 Y軸に対してr回転 した場合の各 x2, y2, z3 の出し方 X軸に対してθ回転 した場合の各 x3, y3, z3の出し方 Z軸に対してΘ回転 した場合の各 x4, y4, z4 の出し方 のような形で、導くための計算を順にお教えいただけると嬉しいです。 最終的には、元座標 x, y, z をY軸にr、更にそこからX軸にθ、更にそこからZ軸にΘで X, Y, Z になる、といった形で求められるようになりたいと思っています。 座標は原点 0, 0, 0を中心に 上に行くほどYが「減少」 右に行くほどXが「増加」 奥に行くほどZが「増加」 Y減少 ↑ _ Z増加 │/` ├─→ X増加 という形になっています 自分のわかる限りで質問内容を細かく記述したつもりですが、 数学の知識に乏しいので、記号などの使い方や説明の不備があるかもしれません。 何か不足があった場合には補足させて頂きます。 以上宜しくお願い致します。

  • 球座標の回転角の取り方について

    極座標系の一種に、「球の半径 r 、 z 軸からの回転角(0からπ)、x 軸からの回転角(0から2π)」の3つを用いて座標を記述する、球座標というものがありますが、なぜ z 軸からの回転角なのでしょうか? 表現としては x - y 平面からの回転角(-π/2からπ/2)でもいいように思います。 (ほかに、もっといい例があるかもしれませんが一応) 個人的考えてみた結果、「z 軸からの」という表現になっている理由として (1)多次元への拡張を考慮したから(球座標系はもう使えませんが) (2)「x軸からの」という言い回しとの対応を図りたかったから (3)回転角の範囲が-π/2からπ/2、となって扱いにくいから(よく考えてないのでわかりませんが、場合によっては便利な場合もあるかもしれません) の3点が関係しているのかなと思いました。 定義だからそうなんだと言われればそれまでですが、皆さんはどのように考えますか? また、球座標に関して、z 軸からの回転角以外などの設定の仕方もあるのでしょうか?(先ほどの例のように) 信用はできないかもしれませんが、Wikipediaにはz軸設定でしか載っていませんでしたので。 回答よろしくお願いします。

  • 4次元の座標系の書き方教えてください

    4次元の図形を理解するうえでまず四次元の座標系を図示できるようになりたいのですが、どのように書けばよいのでしょうか? 理論象限数が16あるはずですけど、x,y,zの座標軸が直交した図に対してどのようにもう一本座標軸として線を引いてみても、象限の内部の点についてたとえば(正,負,正正)なら、そのようになる象限がだぶってできてしまったして、整合性が取れた図になりません。

  • 2点を通る半径rの円の中心の座標

    2点 (a,b), (0,c) を通る半径 r の円の中心の座標を求めよ. ただし,Δ=-1 + 4r^2/{a^2+(b-c)^2} >0 とする. 上手に求める方法はないでしょうか。