实际上z到z+dz之间周长为$2*pi*sqrt(1-z^2)$,而由于任意方向法向同z轴夹角余弦值也为$sqrt(1-z^2)$,于是得出z到z+dz之间面积总是$2*pi*dz$
由此得出上面期望值非常简单,就是$|z|$的平均值,为1/2.于是整个单位正方体投影的平均面积为3/2 另外,正方体有六个面,投影到一个平面上正好每个点都重复投影一次,所以投影面积是六个面投影面积和的一半。而由于六个面相互之间都是对称关系。实际上正方体投影平均投影面积就是一个面平均投影面积的三倍。
这部分的转化简直神来之笔。
要是放在大学的时候,没准我也能做出来,
只是现在,脑袋都生锈了,:lol 我浪费了一天多时间,积分了立方体,正四面体,一般四面体,发现全部是表面积的四分之一。
突然一想球的投影面积不就是球表面积的四分之一嘛,才想到,必定任何凸立体的平均投影面积都是其表面积的四分之一。
证明方法很简单, mathe已经表述过了:任取凸体的一个表面面积元,其法向在空间是概率均布的,
因此它的平均投影面积是本身面积的二分之一,从而所有小面积元的平均投影总面积就是表面积的二分之一。
所以凸体的平均投影面积就是其表面积的四分之一。 任取凸体的一个表面面积元,其法向在空间是概率均布的,因此它的平均投影面积是本身面积的二分之一。
这一点可以从球体直接得证,不需要进行积分计算。在这个面积元的中心法线上任取一点作为定点,这个面积元在绕此定点转遍所有的空间方向后刚好构成一个球面。
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