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齊次座標

齊次坐標是一種數學工具,它通過增加一個維度來表示n維向量或點,具體方法是將原有的n維向量或點表示為一個n+1維向量。齊次坐標在幾何學和計算機圖形學中有廣泛套用,主要優勢包括:

更容易表示和處理無窮遠點的概念,這在傳統的笛卡爾坐標系中難以表達。

使得仿射變換和投影變換更加簡潔和統一,通過使用矩陣運算,可以方便地實現點的變換。

區分向量和點:在齊次坐標中,一個向量通常表示為形式如[x, y, z, 0]的向量,而一個點則表示為形式如[x, y, z, 1]的向量。這有助於在計算中明確區分向量和點。

表示無窮遠點的概念:在傳統的笛卡爾坐標系中,無窮遠點的表示較為複雜,但在齊次坐標中,無窮遠點可以簡單地表示為形式如[x, y, 0]的向量。

統一變換:通過使用齊次坐標,可以將多種幾何變換(如平移、旋轉、縮放)統一表示為矩陣運算,簡化了複雜的幾何變換過程。