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@mrrclb48z

おうぎ形の半径の長さは？「気付きました？実は簡単に解くことができます！【数学】」をsympyとFreeCADでやってみたい。

Last updated at Posted at 2024-09-05

・問題文は2次元ですが、３次元FreeCADのマクロで、XY平面上に作図しました。
・基本に忠実に?やってみました。

オリジナル

・さあ、学ぼう! 様 (0:00〜5:56)

sympyで(オリジナル 様の方法を参考に)

ver0.1 三平方の定理より

・web上でも、できます。本ページ最後におすすめにリンクあります。sympy Liveで。
・solveで ｘとODがでました。おいしいですネ。

# ver0.1 三平方の定理より
from sympy import *
var("x,OD",real=True,positive=True)
eq1=Eq( x   **2+(4+6)**2,OD**2)
eq2=Eq((x+8)**2+ 4   **2,OD**2)
print("#",solve([eq1,eq2],[x,OD])[0][1])
# 5*sqrt(65)/4

WolframAlpha で(〃)

・ODをdとしています。

　解 (省略)

・(参考)ODのままでは、できませんでした。
https://www.wolframalpha.com/input?i=x%5E2%2B%284%2B6%29%5E2%3DOD%5E2%2C%28x%2B8%29%5E2%2B4%5E2%3DOD**2&lang=ja

sympyで(いつもの方法で)

ver 0.2　 垂直二等分線と鉛直線の交点計算で。

・基本に忠実に、最初に浮かんだのがコレ。
・ver0.2は、原点をAで計算しています。最後に点Oを原点へ移動していません。
・初めて、perpendicular_line 使いました。
Create a new Line perpendicular to this linear entity which passes through the point p
https://docs.sympy.org/latest/modules/geometry/lines.html#sympy.geometry.line.LinearEntity.perpendicular_line

from sympy import *
AB,BC,CD=4,8,6
A=  Point(0, 0  )
B=A+Point(AB,0  )
C=B+Point(0 ,-BC)
D=C+Point(CD,0  )
O=Line(B,D).perpendicular_line(B.midpoint(D)).intersection(Line(A,B).perpendicular_line(A))[0]
print("#",O.distance(D))
# 5*sqrt(65)/4

ver 0.3 連立方程式で.＞弧の上にBとDがあります。

・ver0.3は、原点をOとしています。作図がラクです。

# ver0.3 連立方程式で.＞弧の上にBとDがあります。
from sympy import *
var("r,OA",real=True,positive=True)
AB,BC,CD=4,8,6
O=  Point(0,0  )
A=O+Point(0,OA )
B=A+Point(AB,0 )
C=B+Point(0,-BC)
D=C+Point(CD,0 )
sol=solve([Eq(O.distance(B),r),Eq(O.distance(D),r)],[r,OA])
print("#",sol[0][0])
# 5*sqrt(65)/4

ver0.4 sympy風？　最後に値の代入。

・何もここまで？　ver0.3を作ってからですけど。

# ver0.4 sympy風？　最後に値の代入。
from sympy import *
var("r,OA"    ,real=True,positive=True)
var("AB,BC,CD",real=True,positive=True)
O=  Point(0,0  )
A=O+Point(0,OA )
B=A+Point(AB,0 )
C=B+Point(0,-BC)
D=C+Point(CD,0 )
r=solve([Eq(O.distance(B),r),Eq(O.distance(D),r)],[r,OA])[0][0]
print("#",r)
rep={AB:4,BC:8,CD:6}
r=r.subs(rep)
print("#",r.subs(rep))
# sqrt(4*AB**2*BC**2 + (2*AB*CD + BC**2 + CD**2)**2)/(2*BC)
# 5*sqrt(65)/4

FreeCADのマクロで作図

・問題文は2次元ですが、３次元FreeCADのマクロで、XY平面に作図しました。
・計算部分は、Ver.0.3 の コピー貼り付けです。
・subsで、計算結果に置換しています。

import FreeCAD
import Part
import DraftTools
import Draft
import Mesh
############################################################################
from sympy import *
var("r,OA",real=True,positive=True)
AB,BC,CD=4,8,6
O=  Point(0,0  )
A=O+Point(0,OA )
B=A+Point(AB,0 )
C=B+Point(0,-BC)
D=C+Point(CD,0 )
sol=solve([Eq(O.distance(B),r),Eq(O.distance(D),r)],[r,OA])
print("#",sol[0][0])
# 5*sqrt(65)/4
###########################################################################
# 作図用
rep={r:sol[0][0],OA:sol[0][1]}
r=sol[0][0]
A=A.subs(rep)
B=B.subs(rep)
C=C.subs(rep)
D=D.subs(rep)
############################################################################
# 3D作図 z=0 XY平面に作図しました。
############################################################################
# 円の作図　FrecCADのdocより
# https://wiki.freecad.org/Macro_Circle
def Freecad3D_circle(x=0.0,y=0.0,z=0.0,radius=0.0,diameter=0.0,circumference=0.0,area=0.0,startangle=0.0,endangle=0.0,arc=0.0,anglecenter=0.0,cord=0.0,arrow=0.0,center=0,placemObject=""):
    from math import sqrt, pi
    if placemObject == "":
        pl = FreeCAD.Placement()
        pl.Rotation = FreeCADGui.ActiveDocument.ActiveView.getCameraOrientation()   
        pl.Base = FreeCAD.Vector(x,y,z)
    else:
        pl = FreeCAD.Placement()
        pl = placemObject                                  # placement imposted
    if diameter != 0:                                      # with diameter
        radius = diameter / 2.0
    elif circumference != 0:                               # with circumference
        radius = (circumference / pi) / 2.0
    elif area != 0:                                        # with area
        radius =  sqrt((area / pi))
    elif (cord != 0) and (arrow != 0):                     # with cord and arrow
        radius = ((arrow**2) + (cord**2) / 4.0) / (arrow*2) 
    elif (arc != 0) and (anglecenter != 0):                # with arc and anglecenter central in degrees
        radius = ((360/anglecenter)*arc) / pi/2.0
        if endangle != 0:
            startangle  = endangle - anglecenter
        endangle   = anglecenter + startangle
        startangle  = endangle - anglecenter
    if radius != 0:
        try:
            Draft.makeCircle(radius,placement=pl,face=False,startangle=startangle,endangle=endangle,support=None)
            if center != 0:
                x=pl.Base.x
                y=pl.Base.y
                z=pl.Base.z
                Draft.makePoint(x,y,z)
        except Exception:
            App.Console.PrintError("Unexpected keyword argument" + "\n")
        App.ActiveDocument.recompute()
    else:
        App.Console.PrintMessage("Unexpected keyword argument" + "\n")
        App.Console.PrintMessage("circle(x,y,z,radius,diameter,circumference,area,startangle,endangle,[arc,anglecenter],[cord,arrow],center,placemObject)" + "\n")
        App.Console.PrintMessage("circle(radius=10.0,placemObject=App.Placement(App.Vector(11,20,30), App.Rotation(30,40,0), App.Vector(0,0,0)))" + "\n")
    return
def myCircle_2D(myCi):
    x=myCi.center.x
    y=myCi.center.y
    r=myCi.radius
    Freecad3D_circle(
           x=float(x),y=float(y),z=0.0,
           radius=float(abs(r)),
           center=1,
           placemObject=App.Placement(App.Vector(float(x),float(y),0),
           App.Rotation(0,0,0),App.Vector(0,0,0)))
    return
def myCircle_Ogigata_2D(myCi,myStAngle,myEndAngle):
    x=myCi.center.x
    y=myCi.center.y
    r=myCi.radius
    Freecad3D_circle(
           x=float(x),y=float(y),z=0.0,
           radius=float(abs(r)),
           startangle=myStAngle,
           endangle=myEndAngle,
           center=1,
           placemObject=App.Placement(App.Vector(float(x),float(y),0),
           App.Rotation(0,0,0),App.Vector(0,0,0)))
    myLine_S_2D(Point(x,y),Point(x+r*cos(rad(myStAngle)), y+r*sin(rad(myStAngle))))
    myLine_S_2D(Point(x,y),Point(x+r*cos(rad(myEndAngle)), y+r*sin(rad(myEndAngle))))
    return
def myXYZ2Txt_2D(A):
    return ""
def myXYZ2Txt_XY_2D(A):
    return '(' + str(A.x) + ',' + str(A.y) +  ')'
def myTxtXYZ_2D(A,myWedgei):
    P5x=float(A.x)
    P5y=float(A.y)
    P5z=0.0
    p5 = FreeCAD.Vector(P5x, P5y, P5z)
    myText = Draft.makeText(myWedgei, p5)
    myText.Label = myWedgei
    FreeCADGui.ActiveDocument.ActiveObject.FontSize = '0.7 mm'
    # FreeCADGui.ActiveDocument.ActiveObject.FontSize = '0.5 mm'
    #FreeCADGui.ActiveDocument.ActiveObject.FontSize = '1.0 mm'
    return
def myTxtXYZ_S_2D(*xy_tx):
    for i in range(1,int(len(xy_tx)/2)+1):
        myTxtXYZ_2D(xy_tx[2*i-2],xy_tx[2*i-1]+myXYZ2Txt_2D(xy_tx[2*i-2]) )
    return
def myTxtXYZ_XY_S_2D(*xy_tx):
    for i in range(1,int(len(xy_tx)/2)+1):
        myTxtXYZ_2D(xy_tx[2*i-2],xy_tx[2*i-1]+myXYZ2Txt_XY_2D(xy_tx[2*i-2]) )
    return
def myLine_2D(A,B):
    Ax,Ay,Az=float(A.x),float(A.y),0.0
    Bx,By,Bz=float(B.x),float(B.y),0.0
    pl = FreeCAD.Placement()
    pl.Rotation.Q = (0.4247081540122249, 0.17592004639554645, 0.33985110062924484, 0.8204732460821097)
    pl.Base = FreeCAD.Vector(-3.9166066876399563, -2.1670824762243774, 1.7495260956243028)
    points = [FreeCAD.Vector(Ax,Ay,Az), FreeCAD.Vector(Bx,By,Bz)]
    line = Draft.make_wire(points, placement=pl, closed=False, face=True, support=None)
    Draft.autogroup(line)
    return
def myLine_S_2D(*args):
    for i in range(1,len(args)):
        myLine_2D(args[i-1],args[i])
    return
def myLine_C_2D(*args):
    for i in range(1,len(args)):
        myLine_2D(args[i-1],args[i])
    myLine_2D(args[i],args[0])
    return
def myLine_H_2D(*args):
    for i in range(1,len(args)):
        myLine_2D(args[0],args[i])
    return
##################################################################################
myLine_S_2D        (A,B,C,D)  
myTxtXYZ_XY_S_2D   (O,"O",A,"A",B,"B",C,"C",D,"D")
myCircle_Ogigata_2D(Circle(O,r),0,90)
#
myLine_S_2D        (Point(0,0),Point(0,r))
myLine_S_2D        (Point(0,0),Point(r,0))
####################################################################################
doc = App.activeDocument()
#App.ActiveDocument.addObject("App::Origin", "Origin")
#App.ActiveDocumen!t.getObject('Origin').Visibility = True
App.ActiveDocument.recompute()
Gui.activeDocument().activeView().viewAxonometric()
Gui.SendMsgToActiveView("ViewFit")

isometric方向?です。(省略)
拡大図

2.png

拡大図(CADの操作で寸法線を追加)
・(青色の)角度寸法は、ニセモノです。Part＞計測＞角度計算 です。
・角度寸法の表示は、まだ勉強中です。3.png

いつもの? sympyの実行環境と 参考のおすすめです。

(テンプレート)

・以下ができたら、助かります。指定と全部です

いつもと違うおすすめです。

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