空间两直线间最短距离

博客聚焦于空间两直线间最短距离这一信息技术相关问题,但具体内容缺失。

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### 计算三维空间直线最短距离 对于三维空间中的直线 \( AB \) 和 \( CD \),给定这直线上四个点的坐标分别为 \( A(X_a, Y_a, Z_a) \), \( B(X_b, Y_b, Z_b) \), \( C(X_c, Y_c, Z_c) \), \( D(X_d, Y_d, Z_d) \)[^2]。 #### 向量表示法 设向量 \( \overrightarrow{AC} = (X_c - X_a, Y_c - Y_a, Z_c - Z_a) \),\( \overrightarrow{AB} = (X_b - X_a, Y_b - Y_a, Z_b - Z_a) \),\( \overrightarrow{CD} = (X_d - X_c, Y_d - Y_c, Z_d - Z_c) \)。定义两个方向向量为 \( \vec{u}=\frac{\overrightarrow{AB}}{|AB|},\vec{v}=\frac{\overrightarrow{CD}}{|CD|}\) 表示单位化后的方向向量[^4]。 #### 距离公式推导 当考虑的是无限延伸的直线而非有限长度的线段时,可以利用叉乘来找到垂直于者的方向向量并进一步得到最短路径: \[ d_{min}=|\frac{(r_1-r_0)\times s}{|s|}|=|\frac{\overrightarrow{AC}\cdot(\vec u\times\vec v)}{|\vec u\times\vec v|}| \] 这里 \( r_0,r_1 \) 分别代表第一条直线上任意点的位置矢量;\( s \) 是由第二条直线上任选点构成的位移矢量;\( (\vec u × \vec v) \) 则是通过这两个方向向量获得的一个新向量,它既正交于第一个又正交于第二个方向向量。 如果要处理的是有界的空间线段,则需额外判断所得垂足是否位于各自线段内部,否则应转而测量端点的最小值作为最终结果[^1]。 ```python import numpy as np def shortest_distance_between_lines(A, B, C, D): """ Calculate the shortest distance between two lines defined by points. Parameters: A : array_like Point on first line. B : array_like Another point on first line. C : array_like Point on second line. D : array_like Another point on second line. Returns: float Shortest distance between the given lines. """ AC = np.array(C) - np.array(A) AB = np.array(B) - np.array(A) CD = np.array(D) - np.array(C) ab_x_cd = np.cross(AB, CD) ac_dot_abxcd = np.dot(AC, ab_x_cd) dist = abs(ac_dot_abxcd / np.linalg.norm(ab_x_cd)) return dist ```
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