共线

更新时间:2022-09-22 09:27

在几何学中,一组点的共线是它们同时在一条线上。更一般性的来说,该术语已被用于物体的对齐,即“在一行”或“连续”中的种种事物。

一条线上的点

在任何几何中,一条线上的点的集合被认为是共线的。在欧几里德几何中,这种关系通过在“直线”上的点直观地显示出来。然而,在大多数几何(包括欧几里德)中,线条通常是原始(未定义)对象类型,因此这种可视化不一定是适当的。几何模型提供了点、线和其他对象类型彼此关联以及共线等概念。例如,在球形几何中,线在球体的大圆圈在标准模型中表示,共线点集合位于相同的大圆上。这些点并不在欧几里德的“直线”上,并不被认为是连续的。

将线条映射到自身,称为线条的共线;它具有共线性属性。矢量空间的线性图(或线性函数),被视为几何图,将线映射到线;也就是说,它们将共线点集映射到共线点集合,因此是共线。在投影几何中,这些线性映射称为同构,只是一种类型的共线。

欧氏几何例子

三角形

在任何三角形中,以下的点集是共线的:

(1)正中心,外围中心,重心,埃克塞特点,德龙奇角点和九点圆的中心是共线的,都落在一条称为欧拉线的线上。

(2)任何顶点,具有外圆的相对侧的切线和内格尔点在称为三角形分裂器的线中共线。

(3)任何一侧的中点,与三角形边界沿任一方向等距离的点(所以这两个点对应于周长),以及Spieker圆的中心在一条称为三角形切割器的线上共线。 (Spieker圆是内侧三角形的圆圈,其中心是三角形周长的质心)

(4)任何顶点,相对侧与圆周的切线和Gergonne点是共线的。

(5)从三角形外接圆上的任何一点开始,三角形的三个延伸边中每一个上最近的点在外接点上的Simson线中是共线的。

(6)连接高度的线在共线点与相对侧相交。

四边形

(1)在相反侧在E和F相交的凸四边形ABCD中,AC,BD和EF的中点是共线的,通过它们的线被称为牛顿线(有时称为牛顿高斯线)。如果四边形是切线四边形,则其入口也位于该线上。

(2)在一个凸四边形中,准中心H,“面积中心”G和准基本中心O依次共线,HG = 2GO。(见四边形#凸四边形中的明显点和线)

(3)切线四边形#共线点给出了切线四边形的其他共线性。

(4)在循环四边形中,圆心,顶点重心(两个双边界的交点)和反中心是共线的

(5)在循环四边形中,区域中心,顶点重心和对角线的交点是共线的

(6)在切向梯形中,与两个基部的圆周的切线与入口共线。

六边形[编辑]

帕斯卡定理(也称为六角形神秘定理)指出,如果在圆锥截面(即椭圆,抛物线或双曲线)上选择任意六个点,并以任何顺序以线段连接形成六边形,则三对六边形的相对侧(如果需要延伸)在位于直线上的三个点相遇,称为六边形的帕斯卡线。相反的也是如此:Braikenridge-Maclaurin定理指出,如果通过六边形的相对侧的三对线的三个交点位于一条直线上,则六边形的六个顶点位于圆锥上,其可以是像Pappus的六角定理那样退化。

圆锥截面

(1)通过蒙日定理,对于平面中的任何三个圆,其中没有一个完全位于其他三个圆之间,三对线的三个交点,每个外圆与两个圆相切,都是共线的。

(2)在椭圆中,具有最小曲率半径的中心,两个焦点和两个顶点是共线的,并且具有最大曲率半径的中心和两个顶点是共线的。

(3)在双曲线中,中心,两个焦点和两个顶点是共线的。

均匀密度的锥形实心质量的中心距离基座的中心到顶点的四分之一处,在连接两者的直线上。

四面体

四面体的质心是它的蒙日点和围绕中心之间的中点。这些点定义了类似于三角形的欧拉线的四面体的欧拉线。四面体的十二点球体的中心也位于欧拉线上。

坐标点共线性

在坐标几何中,在n维空间中,当且仅当这些向量的坐标矩阵的秩为1时,3个或更多个不同点的集合是共线的。 例如,给定三个点,和矩阵

等效地,对于三个点的每个子集,和 ,如果矩阵

秩为2或更小,这些点是共线的。 特别地,对于平面中的三个点(n = 2),当且仅当其行列式为零时(上述矩阵是n阶矩阵),点是共线的;由于3×3行列式的三角形的面积是正或负两倍,这三个点作为顶点,这相当于当且仅当具有这些点作为顶点的三角形具有零区域时,这3个点是共线的。

数理论

两个数字m和n不是互质的,也就是说,它们共享除1之外的一个共同元素,仅当矩形绘制在具有(0,0),(m,0),(m ,n)和(0,n),至少一个内点与(0,0)和(m,n)共线。

共线图

给定一个部分几何P,其中两个点确定最多一行,P的共线性图是其顶点是P的点的图,其中当且仅当它们确定P中的行时,两个顶点相邻。

统计学应用

统计学中,共线是指两个变量之间的线性关系。 如果两者之间存在精确的线性关系,则两个变量是完全共线的,因此它们之间的相关性等于1或-1。 也就是说,如果存在参数并且满足下面的表达式,那么是共线的,对于观察变量,我们有:

这意味着如果将各种观察绘制在平面中,这些点在本文前面定义的意义上是共线的。

多重共线性是指多重回归模型中k(k≥2)个解释变量完全线性相关的情况,根据

实际上,对于所有观察变量i,我们很少在数据集中面对多重共线性。 更常见的是,当两个或多个独立变量之间存在“强线性关系”时,出现多重共线性问题,这意味着

其中的方差相对较小。

横向共线的概念在这种传统观点上扩展,并且指的是解释和标准(即解释)变量之间的共线。

其他地方使用

天线阵列

在电信中,共线天线阵列是以这样的方式安装的偶极天线阵列,使得每个天线的相应元件平行和对准,即它们沿着公共线或轴定位。

摄影

共线方程是一组两个方程,用于摄影测量和遥感,将图像(传感器)平面(二维)中的坐标与对象坐标(三维)相关联。 在摄影设置中,通过考虑通过照相机的光学中心将物体的点的中心投影到图像(传感器)平面中的图像来导出等式。 三点,物点,像点和光学中心总是共线的。 另一种说法是,将对象点与其图像点连接的线段在光学中心处都是并发的。

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