रेखा-रेखा प्रतिच्छेदन

दो प्रतिच्छेदन रेखाएँ

यूक्लिडियन ज्यामिति में, रेखा और रेखा का प्रतिच्छेदन खाली सेट, बिंदु (ज्यामिति), या दूसरी रेखा (ज्यामिति) हो सकती है। इन स्तिथियों को भिन्न करना और प्रतिच्छेदन (यूक्लिडियन ज्यामिति) ज्ञात करना, उदाहरण के लिए, कंप्यूटर चित्रलेख, गति योजना और संघट्टन ज्ञात करने में उपयोग करता है।

त्रि-आयामी यूक्लिडियन ज्यामिति में, यदि दो रेखाएँ समान तल (ज्यामिति) में नहीं हैं, तो उनका कोई प्रतिच्छेदन बिंदु नहीं होता है और उन्हें तिरछी रेखाएँ कहा जाता है। यदि वे समान तल में हैं, तथापि, तीन संभावनाएँ हैं- यदि वे संयोग करते हैं (भिन्न-भिन्न रेखाएँ नहीं हैं), तो उनके निकट समान रूप से बिंदुओं की अनंतता होती है (अर्थात् उनमें से किसी पर भी सभी बिंदु); यदि वे भिन्न-भिन्न हैं किन्तु ढलान समान है, तो उन्हें समानांतर (ज्यामिति) कहा जाता है और उनके निकट कोई बिंदु नहीं है, अन्यथा, उनके निकट प्रतिच्छेदन का बिंदु है।

गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति की विशिष्ट विशेषताएं दो रेखाओं के मध्य संभावित प्रतिच्छेदन की संख्या और स्थान हैं और ऐसी संभावित रेखाएँ जिनमें दी गई रेखा के साथ कोई प्रतिच्छेदन (समानांतर रेखाएँ) नहीं है।^{[further explanation needed]}

सूत्र

दो रेखाओं के प्रतिच्छेद के लिए आवश्यक स्तिथि यह है कि वे समान तल में होनी चाहिए, अर्थात् तिरछी रेखाएँ नहीं होनी चाहिए। इस स्थिति की संतुष्टि चतुर्पाश्वीय के समतुल्य है, जिसमें रेखा पर दो बिंदु और दूसरी रेखा पर दो बिंदु शून्य आयतन होने में अध: पतन (गणित) हैं। इस स्थिति के बीजगणितीय रूप के लिए तिरछी रेखाएँ § तिरछापन का परीक्षण देखें|

प्रत्येक पंक्ति पर दो बिंदु दिए गए हैं

हम द्वि-आयामी अंतरिक्ष में दो रेखाओं $L 1$ और $L 2$ के प्रतिच्छेदन पर विचार करते हैं, रेखा $L 1$ को दो अलग-अलग बिंदुओं $(x 1, y 1)$ और $(x 2, y 2)$ द्वारा परिभाषित किया गया है और रेखा $L 2$ दो अलग-अलग बिंदुओं $(x 3, y 3)$ और $(x 4, y 4)$ द्वारा परिभाषित किया गया है|^[1]

रेखा $L 1$ और $L 2$ के प्रतिच्छेदन $P$ को सारणिक का उपयोग करके परिभाषित किया जा सकता है।

P_{x}={\frac {\begin{vmatrix}{\begin{vmatrix}x_{1}&y_{1}\\x_{2}&y_{2}\end{vmatrix}}&{\begin{vmatrix}x_{1}&1\\x_{2}&1\end{vmatrix}}\\\\{\begin{vmatrix}x_{3}&y_{3}\\x_{4}&y_{4}\end{vmatrix}}&{\begin{vmatrix}x_{3}&1\\x_{4}&1\end{vmatrix}}\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}{\begin{vmatrix}x_{1}&1\\x_{2}&1\end{vmatrix}}&{\begin{vmatrix}y_{1}&1\\y_{2}&1\end{vmatrix}}\\\\{\begin{vmatrix}x_{3}&1\\x_{4}&1\end{vmatrix}}&{\begin{vmatrix}y_{3}&1\\y_{4}&1\end{vmatrix}}\end{vmatrix}}}\,\!\qquad P_{y}={\frac {\begin{vmatrix}{\begin{vmatrix}x_{1}&y_{1}\\x_{2}&y_{2}\end{vmatrix}}&{\begin{vmatrix}y_{1}&1\\y_{2}&1\end{vmatrix}}\\\\{\begin{vmatrix}x_{3}&y_{3}\\x_{4}&y_{4}\end{vmatrix}}&{\begin{vmatrix}y_{3}&1\\y_{4}&1\end{vmatrix}}\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}{\begin{vmatrix}x_{1}&1\\x_{2}&1\end{vmatrix}}&{\begin{vmatrix}y_{1}&1\\y_{2}&1\end{vmatrix}}\\\\{\begin{vmatrix}x_{3}&1\\x_{4}&1\end{vmatrix}}&{\begin{vmatrix}y_{3}&1\\y_{4}&1\end{vmatrix}}\end{vmatrix}}}\,\!

सारणिक को इस प्रकार लिखा जा सकता है-

{\begin{aligned}P_{x}&={\frac {(x_{1}y_{2}-y_{1}x_{2})(x_{3}-x_{4})-(x_{1}-x_{2})(x_{3}y_{4}-y_{3}x_{4})}{(x_{1}-x_{2})(y_{3}-y_{4})-(y_{1}-y_{2})(x_{3}-x_{4})}}\\[4px]P_{y}&={\frac {(x_{1}y_{2}-y_{1}x_{2})(y_{3}-y_{4})-(y_{1}-y_{2})(x_{3}y_{4}-y_{3}x_{4})}{(x_{1}-x_{2})(y_{3}-y_{4})-(y_{1}-y_{2})(x_{3}-x_{4})}}\end{aligned}}

जब दो रेखाएँ समानांतर या संपाती होती हैं, तो भाजक शून्य होता है।

प्रत्येक रेखा खंड पर दो बिंदु दिए गए हैं

उपरोक्त प्रतिच्छेदन बिंदु बिंदुओं के मध्य रेखा खंडों के बजाय बिंदुओं द्वारा परिभाषित असीम रूप से लंबी रेखाओं के लिए है और प्रतिच्छेदन बिंदु का उत्पादन कर सकता है जो दो रेखाखंडों में सम्मिलित नहीं है। रेखाखंडों के संबंध में प्रतिच्छेदन की स्थिति ज्ञात करने के लिए, हम प्रथम डिग्री बेज़ियर पैरामीटर के संदर्भ में रेखा $L 1$ और $L 2$ को परिभाषित कर सकते हैं-

L_{1}={\begin{bmatrix}x_{1}\\y_{1}\end{bmatrix}}+t{\begin{bmatrix}x_{2}-x_{1}\\y_{2}-y_{1}\end{bmatrix}},\qquad L_{2}={\begin{bmatrix}x_{3}\\y_{3}\end{bmatrix}}+u{\begin{bmatrix}x_{4}-x_{3}\\y_{4}-y_{3}\end{bmatrix}}

(जहाँ $t$ और $u$ वास्तविक संख्याएँ हैं)। रेखाओं का प्रतिच्छेदन बिंदु $t$ या $u$ निम्नलिखित मानों में प्राप्त होता है, जहाँ,

t={\frac {\begin{vmatrix}x_{1}-x_{3}&x_{3}-x_{4}\\y_{1}-y_{3}&y_{3}-y_{4}\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}x_{1}-x_{2}&x_{3}-x_{4}\\y_{1}-y_{2}&y_{3}-y_{4}\end{vmatrix}}}={\frac {(x_{1}-x_{3})(y_{3}-y_{4})-(y_{1}-y_{3})(x_{3}-x_{4})}{(x_{1}-x_{2})(y_{3}-y_{4})-(y_{1}-y_{2})(x_{3}-x_{4})}}

और

u={\frac {\begin{vmatrix}x_{1}-x_{3}&x_{1}-x_{2}\\y_{1}-y_{3}&y_{1}-y_{2}\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}x_{1}-x_{2}&x_{3}-x_{4}\\y_{1}-y_{2}&y_{3}-y_{4}\end{vmatrix}}}={\frac {(x_{1}-x_{3})(y_{1}-y_{2})-(y_{1}-y_{3})(x_{1}-x_{2})}{(x_{1}-x_{2})(y_{3}-y_{4})-(y_{1}-y_{2})(x_{3}-x_{4})}},

साथ

(P_{x},P_{y})={\bigl (}x_{1}+t(x_{2}-x_{1}),\;y_{1}+t(y_{2}-y_{1}){\bigr )}\quad {\text{or}}\quad (P_{x},P_{y})={\bigl (}x_{3}+u(x_{4}-x_{3}),\;y_{3}+u(y_{4}-y_{3}){\bigr )}

है।

यदि $0 \leq t \leq 1$ और $0 \leq u \leq 1$ है, तो प्रतिच्छेदन होगा। यदि $0 \leq t \leq 1$ है, तो प्रतिच्छेदन बिंदु प्रथम रेखा खंड के अंतर्गत आता है और यदि $0 \leq u \leq 1$ है, तो यह द्वितीय रेखा खंड के अंतर्गत आता है| इन असमानताओं के परीक्षण के लिए विभाजन की आवश्यकता नहीं होती है, यह त्रुटिहीन बिंदु की गणना करने से पूर्व रेखा खंड प्रतिच्छेदन के अस्तित्व का तीव्रता से निर्धारण करने की अनुमति प्रदान करता है।^[2]

द्विरेखीय समीकरण

निम्नलिखित प्रतिस्थापन और पुनर्व्यवस्था का उपयोग करके दो गैर-ऊर्ध्वाधर रेखाओं के प्रतिच्छेदन बिंदु के x और y निर्देशांक सरलता से प्राप्त किये जा सकते हैं।

मान लीजिए कि दो रेखाओं के $y = ax + c$ और $y = bx + d$ समीकरण हैं, जहाँ $a$ और $b$ रेखाओं की ढलान (ढाल) हैं और जहाँ $c$ और $d$ रेखाओं का अवरोधन $y$ है। उस बिंदु पर जहाँ दो रेखाएं प्रतिच्छेद करती हैं (यदि वे करती हैं), दोनों $y$ निर्देशांक समान होंगे, इसलिए निम्नलिखित समानता यह है-

ax+c=bx+d.

$x$ का मान ज्ञात करने के लिए हम इस व्यंजक को पुनर्व्यवस्थित कर सकते हैं,

ax-bx=d-c,

इसलिए,

x={\frac {d-c}{a-b}}.

$y$ निर्देशांक ज्ञात करने के लिए, हमें $x$ के मान को दो रेखा समीकरणों में प्रतिस्थापित करना है,

y=a{\frac {d-c}{a-b}}+c.

इसलिए, प्रतिच्छेदन बिंदु $P=\left({\frac {d-c}{a-b}},a{\frac {d-c}{a-b}}+c\right).$ है|

यदि $a = b$ है, तो दो रेखाएँ समानांतर (ज्यामिति) हैं। यदि $c \neq d$ है, तो रेखाएँ भिन्न हैं और कोई प्रतिच्छेदन नहीं है, अन्यथा दो रेखाएँ समान हैं और प्रत्येक बिंदु पर प्रतिच्छेद करती हैं।

सजातीय निर्देशांक का उपयोग

सजातीय निर्देशांक का उपयोग करके, दो स्पष्ट रूप से परिभाषित रेखाओं के प्रतिच्छेदन बिंदु को अधिक सरलता से निर्धारित किया जा सकता है। 2D में, प्रत्येक बिंदु को 3D बिंदु के प्रक्षेपण के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, जिसे तीन क्रमों $(x, y, w)$ के रूप में दिया गया है| 3D से 2D निर्देशांकों की मैपिंग $(x′, y′) = (.mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .sfrac.tion,.mw-parser-output .sfrac .tion{display:inline-block;vertical-align:-0.5em;font-size:85%;text-align:center}.mw-parser-output .sfrac .num,.mw-parser-output .sfrac .den{display:block;line-height:1em;margin:0 0.1em}.mw-parser-output .sfrac .den{border-top:1px solid}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}x/w, y/w)$ है| हम उन्हें $(x, y, 1)$ के रूप में परिभाषित करके 2D बिंदुओं को सजातीय निर्देशांक में परिवर्तित कर सकते हैं|

हम 2-आयामी अंतरिक्ष में दो अनंत रेखाओं का प्रतिच्छेदन ज्ञात करना चाहते हैं, जिसे $a 1 x + b 1 y + c 1 = 0$ और $a 2 x + b 2 y + c 2 = 0$ के रूप में परिभाषित किया गया है| हम इन दो रेखाओं को निर्देशांक में $U 1 = (a 1, b 1, c 1)$ और $U 2 = (a 2, b 2, c 2)$ के रूप में निरूपित कर सकते हैं| दो रेखाओं का प्रतिच्छेदन P′ सरलता से प्राप्त हो जाता है^[3]

P'=(a_{p},b_{p},c_{p})=U_{1}\times U_{2}=(b_{1}c_{2}-b_{2}c_{1},a_{2}c_{1}-a_{1}c_{2},a_{1}b_{2}-a_{2}b_{1})

यदि $c p = 0$ है, तो रेखाएँ प्रतिच्छेद नहीं करती हैं।

दो से अधिक रेखाएँ

अतिरिक्त रेखाओं को सम्मिलित करने के लिए दो रेखाओं के प्रतिच्छेदन को सामान्यीकृत किया जा सकता है। $n$ -रेखीय प्रतिच्छेदन की समस्या का अस्तित्व और अभिव्यक्ति इस प्रकार हैं-

दो आयामों में

दो आयामों में, दो से अधिक रेखाएँ लगभग निश्चित रूप से बिंदु पर प्रतिच्छेद नहीं करती हैं। यह निर्धारित करने के लिए कि क्या वे करते हैं और यदि ऐसा है, तो प्रतिच्छेदन बिंदु ज्ञात करने के लिए, $i$ वें समीकरण ( $i = 1, \dots, n$ ) को इस रूप में लिखें-

{\begin{bmatrix}a_{i1}&a_{i2}\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}x\\y\end{bmatrix}}=b_{i},

और इन समीकरणों को मैट्रिक्स $\mathbf {A} \mathbf {w} =\mathbf {b} ,$ रूप में स्टैक करें,

जहाँ $n \times 2$ आव्यूह $A$ की $i$ वीं पंक्ति $[a i 1, a i 2]$ है, $w$ 2 × 1 $[x y]$ वेक्टर है और स्तंभ सदिश b का $i$ वाँ तत्व $b i$ है| यदि $A$ में स्वतंत्र स्तंभ हैं, तो इसकी मैट्रिक्स कोटि 2 है। यदि संवर्धित मैट्रिक्स $[A | b]$ की कोटि 2 है, तो मैट्रिक्स समीकरण का समाधान उपस्थित है और इस प्रकार $n$ रेखाओं का प्रतिच्छेदन बिंदु है। यदि प्रतिच्छेदन बिंदु उपस्थित है तो,

\mathbf {w} =\mathbf {A} ^{\mathrm {g} }\mathbf {b} =\left(\mathbf {A} ^{\mathsf {T}}\mathbf {A} \right)^{-1}\mathbf {A} ^{\mathsf {T}}\mathbf {b} ,

द्वारा प्राप्त किया गया है|

जहाँ $A g$ , $A$ का मूर-पेनरोज़ सामान्यीकृत व्युत्क्रम है (जिसका रूप प्रदर्शित किया गया है क्योंकि $A$ का पूर्ण स्तंभ कोटि है)। वैकल्पिक रूप से, दो स्वतंत्र समीकरणों को संयुक्त रूप से हल करके समाधान ज्ञात किया जा सकता है। किन्तु यदि $A$ की कोटि मात्र 1 है और संवर्धित मैट्रिक्स की कोटि 2 है तो इसका समाधान नहीं है किन्तु यदि इसकी कोटि 1 है तो सभी रेखाएँ परस्पर समान हैं।

तीन आयामों में

उपरोक्त दृष्टिकोण को सरलता से तीन आयाम में विस्तृत किया जा सकता है। तीन या अधिक आयामों में, दो रेखाएं प्रायः निश्चित रूप से प्रतिच्छेद नहीं करती हैं| असमांतर रेखाओं के युग्म जो प्रतिच्छेद नहीं करते हैं, तिरछी रेखाएँ कहलाते हैं। किन्तु यदि कोई प्रतिच्छेदन उपस्थित है तो इसे निम्नानुसार प्राप्त किया जा सकता है।

तीन आयाम में रेखा को दो तलों के प्रतिच्छेदन द्वारा दर्शाया जाता है, जिनमें से प्रत्येक के रूप का समीकरण होता है-

{\begin{bmatrix}a_{i1}&a_{i2}&a_{i3}\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix}}=b_{i}.

इस प्रकार $n$ रेखाओं के समुच्चय को 3-आयामी निर्देशांक सदिश $w$ में $2 n$ समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है

\mathbf {A} \mathbf {w} =\mathbf {b}

कहाँ हैं $A$ है $2 n \times 3$ और $b$ है $2 n \times 1$ . पहले की तरह एक अनूठा चौराहा बिंदु है यदि और केवल यदि $A$ में पूर्ण स्तंभ रैंक और संवर्धित मैट्रिक्स है $[A | b]$ नहीं है, और अद्वितीय चौराहा यदि मौजूद है, तो इसके द्वारा दिया गया है

\mathbf {w} =\left(\mathbf {A} ^{\mathsf {T}}\mathbf {A} \right)^{-1}\mathbf {A} ^{\mathsf {T}}\mathbf {b} .

तिरछी रेखाओं के निकटतम बिंदु

PQ, दो तिरछी रेखाओं AB और CD के मध्य की सबसे छोटी दूरी AB और CD दोनों के लंबवत है

दो या दो से अधिक आयामों में, हम आमतौर पर एक ऐसा बिंदु खोज सकते हैं जो कम से कम वर्ग अर्थों में दो या दो से अधिक रेखाओं के परस्पर निकटतम हो।

दो आयामों में

द्वि-आयामी मामले में, पहले, रेखा का प्रतिनिधित्व करें $i$ बिंदु के रूप में $p i$ लाइन पर और एक इकाई वेक्टर सामान्य वेक्टर $n̂ i$ , उस रेखा के लंबवत। यानी यदि $x 1$ और $x 2$ पंक्ति 1 पर बिंदु हैं, तो मान लीजिए $p 1 = x 1$ और जाने

\mathbf {\hat {n}} _{1}:={\begin{bmatrix}0&-1\\1&0\end{bmatrix}}{\frac {\mathbf {x} _{2}-\mathbf {x} _{1}}{\|\mathbf {x} _{2}-\mathbf {x} _{1}\|}}

जो एक समकोण द्वारा घुमाई गई रेखा के साथ इकाई सदिश है।

एक बिंदु से दूरी $x$ लाइन के लिए $(p, n̂)$ द्वारा दिया गया है

d{\bigl (}\mathbf {x} ,(\mathbf {p} ,\mathbf {\hat {n}} ){\bigr )}={\bigl |}(\mathbf {x} -\mathbf {p} )\cdot \mathbf {\hat {n}} {\bigr |}=\left|(\mathbf {x} -\mathbf {p} )^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} \right|=\left|\mathbf {\hat {n}} ^{\mathsf {T}}(\mathbf {x} -\mathbf {p} )\right|={\sqrt {(\mathbf {x} -\mathbf {p} )^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} \mathbf {\hat {n}} ^{\mathsf {T}}(\mathbf {x} -\mathbf {p} )}}.

और इसलिए एक बिंदु से वर्ग दूरी $x$ एक पंक्ति के लिए है

d{\bigl (}\mathbf {x} ,(\mathbf {p} ,\mathbf {\hat {n}} ){\bigr )}^{2}=(\mathbf {x} -\mathbf {p} )^{\mathsf {T}}\left(\mathbf {\hat {n}} \mathbf {\hat {n}} ^{\mathsf {T}}\right)(\mathbf {x} -\mathbf {p} ).

कई रेखाओं की वर्ग दूरियों का योग हानि फलन है:

E(\mathbf {x} )=\sum _{i}(\mathbf {x} -\mathbf {p} _{i})^{\mathsf {T}}\left(\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)(\mathbf {x} -\mathbf {p} _{i}).

इसे पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है:

{\begin{aligned}E(\mathbf {x} )&=\sum _{i}\mathbf {x} ^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {x} -\mathbf {x} ^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {p} _{i}-\mathbf {p} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {x} +\mathbf {p} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {p} _{i}\\&=\mathbf {x} ^{\mathsf {T}}\left(\sum _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)\mathbf {x} -2\mathbf {x} ^{\mathsf {T}}\left(\sum _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {p} _{i}\right)+\sum _{i}\mathbf {p} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {p} _{i}.\end{aligned}}

न्यूनतम खोजने के लिए, हम इसके संबंध में अंतर करते हैं $x$ और परिणाम को शून्य वेक्टर के बराबर सेट करें:

{\frac {\partial E(\mathbf {x} )}{\partial \mathbf {x} }}={\boldsymbol {0}}=2\left(\sum _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)\mathbf {x} -2\left(\sum _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {p} _{i}\right)

इसलिए

\left(\sum _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)\mathbf {x} =\sum _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {p} _{i}

इसलिए

\mathbf {x} =\left(\sum _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)^{-1}\left(\sum _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\mathbf {p} _{i}\right).

दो से अधिक आयामों में

जबकि $n̂ i$ दो से अधिक आयामों में अच्छी तरह से परिभाषित नहीं है, इसे नोट करके किसी भी आयाम के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है $n̂ i n̂ i T$ के मध्य की दूरी पर एक सेमिनोर्म प्रदान करने वाली रेखा के साथ दिशा में एक शून्य ईजेनवेल्यू को छोड़कर सभी ईजेनवेल्यूज एकता के साथ केवल सममित मैट्रिक्स है $p i$ और एक अन्य बिंदु रेखा को दूरी दे रहा है। किसी भी संख्या में आयामों में, यदि $v̂ i$ के साथ एक इकाई वेक्टर है $i$ वीं पंक्ति, फिर

\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}

बन जाता है

\mathbf {I} -\mathbf {\hat {v}} _{i}\mathbf {\hat {v}} _{i}^{\mathsf {T}}

कहाँ $I$ पहचान मैट्रिक्स है, और इसलिए^[4]

x=\left(\sum _{i}\mathbf {I} -\mathbf {\hat {v}} _{i}\mathbf {\hat {v}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)^{-1}\left(\sum _{i}\left(\mathbf {I} -\mathbf {\hat {v}} _{i}\mathbf {\hat {v}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)\mathbf {p} _{i}\right).

सामान्य व्युत्पत्ति

रेखाओं के एक समूह का प्रतिच्छेदन बिंदु ज्ञात करने के लिए, हम उनसे न्यूनतम दूरी वाले बिंदु की गणना करते हैं। प्रत्येक पंक्ति को एक मूल द्वारा परिभाषित किया गया है $a i$ और एक इकाई दिशा वेक्टर $n̂ i$ . एक बिंदु से दूरी का वर्ग $p$ पाइथागोरस से एक पंक्ति दी गई है:

d_{i}^{2}=\left\|\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right\|^{2}-\left(\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} _{i}\right)^{2}=\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)^{\mathsf {T}}\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)-\left(\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} _{i}\right)^{2}

कहाँ $(p - a i) T n̂ i$ का प्रक्षेपण है $p - a i$ ऑनलाइन $i$ . वर्ग से सभी रेखाओं की दूरियों का योग है

\sum _{i}d_{i}^{2}=\sum _{i}\left({\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)^{\mathsf {T}}}\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)-{\left(\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} _{i}\right)^{2}}\right)

इस अभिव्यक्ति को कम करने के लिए, हम इसके संबंध में अंतर करते हैं $p$ .

\sum _{i}\left(2\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)-2\left(\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)^{\mathsf {T}}\mathbf {\hat {n}} _{i}\right)\mathbf {\hat {n}} _{i}\right)={\boldsymbol {0}}

\sum _{i}\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)=\sum _{i}\left(\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)\left(\mathbf {p} -\mathbf {a} _{i}\right)

जिसके परिणामस्वरूप

\left(\sum _{i}\left(\mathbf {I} -\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)\right)\mathbf {p} =\sum _{i}\left(\mathbf {I} -\mathbf {\hat {n}} _{i}\mathbf {\hat {n}} _{i}^{\mathsf {T}}\right)\mathbf {a} _{i}

कहाँ $I$ पहचान मैट्रिक्स है। यह एक मैट्रिक्स है $Sp = C$ , समाधान के साथ $p = S + C$ , कहाँ $S +$ का प्रतिलोम है $S$ .

गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति

गोलाकार ज्यामिति में, कोई भी दो रेखाएँ प्रतिच्छेद करती हैं।^[5] अतिपरवलयिक ज्यामिति में, किसी भी रेखा और किसी बिंदु को दिए जाने पर, उस बिंदु से होकर जाने वाली अपरिमित रूप से कई रेखाएँ होती हैं जो दी गई रेखा को नहीं काटती हैं।^[5]

यह भी देखें

रेखा खंड चौराहा
प्रक्षेपी समतल#बिंदुओं को मिलाने वाली रेखाएँ और रेखाओं का प्रतिच्छेदन ।28द्वैत का उपयोग करते हुए।29
दो समानांतर रेखाओं के मध्य की दूरी
बिंदु से रेखा तक की दूरी
लाइन-प्लेन चौराहा
समानांतर अभिधारणा
त्रिकोण (कंप्यूटर दृष्टि)
Intersection (Euclidean geometry) § Two line segments

संदर्भ

↑ Weisstein, Eric W. "Line-Line Intersection". MathWorld. Retrieved 2008-01-10.
↑ Antonio, Franklin (1992). "Chapter IV.6: Faster Line Segment Intersection". In Kirk, David (ed.). ग्राफिक्स रत्न III. Academic Press, Inc. pp. 199–202. ISBN 0-12-059756-X.
↑ Birchfield, Stanley (1998-04-23). "सजातीय निर्देशांक". robotics.stanford.edu. Archived from the original on 2000-09-29. Retrieved 2015-08-18.
↑ Traa, Johannes (2013). "रेखाओं का कम से कम वर्ग चौराहा" (PDF). cal.cs.illinois.edu. Archived from the original (PDF) on 2017-09-12. Retrieved 2018-08-30.
↑ ^5.0 ^5.1 "हाइपरबोलिक स्पेस की खोज" (PDF). math.berkeley.edu. Retrieved 2022-06-03.{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)

बाहरी संबंध

Distance between Lines and Segments with their Closest Point of Approach, applicable to two, three, or more dimensions.

[Wolfram-1] Weisstein, Eric W. "Line-Line Intersection". MathWorld. Retrieved 2008-01-10.

[GGIII-2] Antonio, Franklin (1992). "Chapter IV.6: Faster Line Segment Intersection". In Kirk, David (ed.). ग्राफिक्स रत्न III. Academic Press, Inc. pp. 199–202. ISBN 0-12-059756-X.

[3] Birchfield, Stanley (1998-04-23). "सजातीय निर्देशांक". robotics.stanford.edu. Archived from the original on 2000-09-29. Retrieved 2015-08-18.

[4] Traa, Johannes (2013). "रेखाओं का कम से कम वर्ग चौराहा" (PDF). cal.cs.illinois.edu. Archived from the original (PDF) on 2017-09-12. Retrieved 2018-08-30.

[:0-5] 5.0 ^5.1 "हाइपरबोलिक स्पेस की खोज" (PDF). math.berkeley.edu. Retrieved 2022-06-03.{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)

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