推步聚顶之术:推步聚顶是什么绝技

民俗文化 2023-10-31 11:11www.17kangjie.cn民俗文化
     《显微镜下的大明之丝绢案》迎来了大结局。剧中反复提到《丝绢全书》中的“推步聚顶之术”,“推步聚顶之术”能够快速地测量不规则田地的面积。那么何为“推步聚顶”?关于剧中“推步聚顶”之术,有口诀:先牵经纬以衡量,再点圆初标步长,田型取顶分别数,再算推步知地方。根据这个口诀,所谓的“推步聚顶”之术,应该指的是三形分割法求多边形面积。
我们以先以凸多边形为例,我们在多边形内任意取一个点,然后将该点依次与各边连线,这样多边形就被分割为多个三角形了。只需要求得每个三角形的面积,就可以求出整个多边形的面积。
我们可以使用向量积来计算每个三角形的面积。例如,上图中的多边形面积可表示为
其中 ai 为每个三角形的面积,(xi, yi) 为第 i 个顶点的坐标。当 i = n时,下标 n+1 也记为 0。实际上,由于向量积存在正负之分。因此,选取的参考点既可以在多边形的内部,也可以在多边形外部,如下图。
向量积正值覆盖到多边形的面积,而负值刚好是多余图形的面积,正负相消,得到的就是多余图形的面积。因此,仍然可以用上面的公式计算多边形的面积。
注意,上面的推导并不要求多边形为凸多边形。实际上,上面求面积的公式同样适用于凹多边。《显微镜下的大明之丝绢案》中的妖田,可以看作是不规则多边形,只要选取任意一点       作为参考点(原点),测得多边形各顶点的坐标,就可以用上面的公式快速计算出妖田的面积,这便是“推步聚顶之术”。
 

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