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两个长方体的交集与并集体积

两个棱平行于坐标轴的长方体,各自体积、共有体积以及至少被一个长方体覆盖的总体积是多少?

输入每个长方体的x、y、z下界和上界,计算各自体积、交集体积和并集体积。

两个长方体的坐标范围

两个长方体请使用同一组相互垂直的笛卡尔坐标轴、相同刻度和统一长度单位。棱必须平行于坐标轴。输入小数,不输入a/b。交集和并集需要全部十二个有效边界。

估算方法

每个长方体的体积是x、y、z方向跨度的乘积。每个坐标轴上的共有跨度为max(0, 较小的上界 − 较大的下界),三个共有跨度的乘积就是共有体积I。U = V_A + V_B − I。在所有声明的边界处划分空间,可得到内部归属不变的长方体小单元:共有单元在V_A + V_B中计两次,在I中计一次,因此U只计其体积一次。每个单独体积需要该长方体自身的六个有效边界;I、U和共有体积状态需要全部十二个,即使某个长方体体积为零或区间分离也如此。将接受的数值表示为精确十进制分数,精确比较、相减、相乘和相加后才进行最终舍入。不会重复使用已舍入的体积。

V_A = (Axmax − Axmin) × (Aymax − Aymin) × (Azmax − Azmin)
V_B = (Bxmax − Bxmin) × (Bymax − Bymin) × (Bzmax − Bzmin)
I = max(0, min(Axmax, Bxmax) − max(Axmin, Bxmin)) × max(0, min(Aymax, Bymax) − max(Aymin, Bymin)) × max(0, min(Azmax, Bzmax) − max(Azmin, Bzmin))
U = V_A + V_B − I

仅适用于欧几里得三维空间中声明的两个包含边界、棱平行于同一组坐标轴的长方体。上下界相等可表示体积为零的有效极限区域。共有体积为零包括区域分离、面接触、棱接触、点接触和退化;这不能证明没有公共点。不处理旋转盒体、任意多面体或网格、空心区域、孔洞、三个及以上物体、外包盒体积、表面积、重叠百分比、绘图或三维渲染、地理或土地测量。不提供单位换算、测量验证、不确定度估计、材料用量计算、装箱或碰撞预测,以及实际适配或安全保证。接受数值之间的精确关系不能证明被测物体的性质。

OpenStax:长方体体积和立方单位 ↗
OpenStax:交集、并集与有限集合计数 ↗
CGAL:棱平行于坐标轴的长方体定义 ↗
CGAL:作为公共点集合的交集 ↗

核对已填写的示例

我们选定的例子:A从(−2, 1, −1)到(4, 5, 2),体积6×4×3 = 72。B从(1, −1, 0)到(6, 3, 4),体积5×4×4 = 80。共有跨度为3、2、2,因此I = 12,U = 72+80−12 = 140个坐标立方单位。这些是数学示例坐标,不是测量值或推荐尺寸。

已接受的输入值

长方体A:x下界
-2
长方体A:y下界
1
长方体A:z下界
-1
长方体A:x上界
4
长方体A:y上界
5
长方体A:z上界
2
长方体B:x下界
1
长方体B:y下界
-1
长方体B:z下界
0
长方体B:x上界
6
长方体B:y上界
3
长方体B:z上界
4

安排下一步

单独的算术运算可使用普通计算器。请核对边界顺序、边与坐标轴的平行关系以及单位一致性。

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