形状
简单形状的分类
许多的多边形
许多简单的形状可以加以分类,例如多边形可以依其边的个数分为三角形、四边形、五边形等。每一种分类也可以再细分,例如三角形可以分为正三角形、等腰三角形、锐角三角形、钝角三角形、直角三角形等,而四边形也可以分为矩形、菱形、梯形、正方形等。
其他常见的形状有点、直线、平面,以及像椭圆、圆、抛物线等圆锥曲线。
常见的三维形状有由许多平面组成的多面体、蛋形或是球形的椭球、圆柱及圆锥等。
若一个物体外形属于某一分类或是接近某一分类,就可以用那种分类来形容其形状。例如窨井盖的形状为圆盘,因为它外形近似一个真实的圆盘。
几何中的形状
有几种方式可以比较两个物体的形状:
全等:若两个物体可以透过一连串的旋转、平移及镜射,让一个物体变成另一个物体,这两个物体称为全等。
相似:若两个物体可以透过一连串的旋转、平移及镜射,再加上长宽等比例的放大缩小,让一个物体变成另一个物体,这两个物体称为相似。
同位 ( 英语 : Homotopy#Isotopy ) :若一个物体可以透过一连串变换(但不包括穿洞,也不能“撕破物体”)变为另一个物体,这两个物体称为同位。
两个相似或是全等的物体若需要透过镜射才能让一个物体变为另外一个,有些定义下也会将他们视为是不同的形状。例如字母b和d是彼此的镜射,因此它们全等也相近,但在有些定义下这二个会视为是不同的形状。有时只有物体的轮廓及外部边界会用来确认其形状。例如空心的圆球可能会和实心的圆球视为是相同的形状。许多科学领域会用 Procrustes分析 ( 英语 : Procrustes analysis ) 来确认二个物体是否有相同的形状,或是量测二个形状之间的差异。在高等数学中,拟等距同构也是判断二个形状是否近似相等的准则之一。
简单的形状多半可以分为简单的几何物件,例如点、线、曲线、平面或是 几何图形 ( 英语 : plane figure ) (如正方形或是圆)或是立体图形(例如立方体或是球)。但是许多真正世界的图形复杂的多,像是树木的结构或是海岸线不一定可以用传统的数学来描述,可能需要透过微分几何或是碎形来分析。
形状分析
上述有关形状的数学定义已用在 统计形状分析 ( 英语 : statistical shape analysis ) 的领域中。 Procrustes分析 ( 英语 : Procrustes analysis ) 是比较类似物体(例如不同动物的骨骼)形状,或是量测可变形物体的变形时都会用到。也有其他方式可用在非刚性的物体上,例如位置无关的形状检索(例如 频谱形状分析 ( 英语 : Spectral shape analysis ) )。
相关条目
形状因子 ( 英语 : Shape factor )
立体几何
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