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Mathématiques Discussion :

générer des points appartenant à l'intersection d'une sphère et d'un cône


Sujet :

Mathématiques

  1. #1
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    Par défaut générer des points appartenant à l'intersection d'une sphère et d'un cône
    Bonjour,

    Je voudrais définir des points (de manière aléatoire) contenu dans un volume.

    Ce volume est délimité par un cône et une demi-sphère (voir figure en lien).

    Le cône défini le champ visuel et la demi-sphère l'espace d'atteinte de cible quelconque.

    Auriez-vous un raisonnement à me proposer ?

    Merci pour votre aide

    Christophe
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    Nous piétinerons éternellement aux frontières de l'Inconnu, cherchant à comprendre ce qui restera toujours incompréhensible. Et c'est précisément cela qui fait des nous des hommes. Isaac Asimov

  2. #2
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    Je pense avoir trouvé.

    Je choisis un point suivant l'axe de mon cône. Je choisis des coordonnées appartenant à ce disque et je vérifie que le module de mon point est dans la sphère.

    Je ne sais pas si je suis clair et encore moins dans le bon forum...

    Christophe
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    Nous piétinerons éternellement aux frontières de l'Inconnu, cherchant à comprendre ce qui restera toujours incompréhensible. Et c'est précisément cela qui fait des nous des hommes. Isaac Asimov

  3. #3
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    Je crois que c'est un peu plus compliqué que cela.
    Surtout si tu veux une distribution UNIFORME sur le cône.
    Commençons par un simple cône:
    Prenons le cône de révolution très simple caractérisé par.
    0 < z <1
    x²+y²<z
    Un point de ce cône est caractérisé par:
    Sa cote z 0<z<1
    le nombre r qui représente sa distance à l'axe Oz 0<r<1
    Un angle t qui représente l'angle du vecteur i avec le vecteur HM où H est la projection orthogonale de M sur l'axe Oz. 0 <t <2pi
    Si tu prends un triplet (z,r,t) au hasard tu n'auras pas une distribution uniforme, même et surtout si z est uniforme sur [0,1] et r uniforme sur [0,z]
    Voyons déjà le choix de z.
    Le cône étant rétréci vers le sommet, il y a plus de chance qu'un point soit vers la base.
    De fait la probabilité que la cote soit égale à z est proportionnelle à la surface de la section du cône de cote z c'est à dire à la surface du cercle de rayon z, c'est à dire à piz².
    Je propose donc de découper le segment [0,1] de l'axe Oz (hauteur du cône) en n points en partant du sommet
    M0=S le point de cote 1
    M1=le point de cote 1-1/n
    M2 le point de cote 1-2/n
    ....
    Mk le point de cote 1-2/k
    Mn le point O
    Pour chaque point Mk la surface de la section de cône passant par Mk est pi*(1/n)^k
    Assimilons pi à 3.14 (c'est arbitraire)
    Posons PI=100pi= 314 nombre entier (pour n'avoir que des entiers)
    Je calcule alors le nombre N= PI(1²+2²+ ...+n²)=PIn(n+1)(2n+1)/6
    Je fais un tirage UNIFORME entre 0 et N.
    Je regarde ensuite la positon du nombre tiré par rapport à la suite
    PI, PI+PI*2¹, PI+PI*2^2 , ..... , etc...
    Cette position me donne un tirage Mh donc un nombre de la forme h/n

    Passons maintenant au tirage de r (z=h/n étant choisi). Là encore on ne peut faire un tirage uniforme, la probabilité d'un point d'être sur un cercle de rayon r devant être proportionnelle au périmètre de ce cercle.
    On fait comme précédemment
    On découpe en rayons 0,z/n, 2z/n , ...., nz/n=z
    le périmètre du cercle de rayon kz/n est 2pikz/n
    On calcule donc M=PI+2PIz + 6PIz+ 8PIz + ....+2PInz
    or z=h/n donc
    M=PI*h+PI*2*h +6PI*h+ .... + PI2nh=PI*h*n(n+1)
    On fait un tirage UNIFORME d'un entier dans l'intervalle [0,M]
    On regarde la position de cet entier par rapport à la suite:
    nPI*h, nPI*h+2PI*h , etc.. qui nous donne un r de la forme pz/n

    Pour raison de symétrie t peut être uniforme sur [0,2pi]
    En résumé le point (z=h/n,r=pz/n,t) est distribué uniformément sur le cône.

    Je sais, ce n'est pas simple mais je n'ai rien trouvé de mieux.
    Ce qu'on trouve est plus important que ce qu'on cherche.
    Maths de base pour les nuls (et les autres...)

  4. #4
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    Je vois ce que tu veux dire.

    Je vais coder ça.

    Merci

    Christophe
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