Ломаная

Ломаная — это геометрическая фигура, состоящая из последовательности отрезков, соединённых по концам. Формально ломаную задают набором вершин P1,P2,,Pn+1P_1,P_2,\dots,P_{n+1}, где каждая пара соседних точек соединена отрезком (звено ломаной); точки в таком наборе называют вершинами, а сами отрезки — звеньями или сторонами ломаной. Ломаная может быть ориентированной (когда важен порядок следования вершин) и может пересекаться сама с собой; если пересечений нет, ломаную называют простой. В иллюстрациях часто используют схематические рисунки для показа вершин и звеньев {IMAGE_0}.

Одно из ключевых свойств ломаной — её длина: она равна сумме длин всех звеньев, что удобно записывать как сумму длин соседних отрезков L=i=1nPiPi+1L=\sum_{i=1}^{n}|P_iP_{i+1}|. Ломаные делят на незамкнутые и замкнутые: замкнутой считается ломаная, у которой последняя вершина совпадает с первой Pn+1=P1P_{n+1}=P_1; замкнутые простые ломаные образуют многоугольники. На практике ломаные применяют для аппроксимации кривых, для задания маршрутов в навигации, в компьютерной графике при отрисовке линий и контуров, а также в геоинформационных системах при представлении дорог и границ. Для вычислений с ломаной обычно достаточно координат её вершин — тогда длина и другие величины вычисляются по координатной формуле евклидова расстояния между соседними вершинами.

Примеры: 1) Пеший маршрут в городе можно представить как ломаную, где вершины — последовательно посещаемые ориентиры, а длина ломаной даёт суммарный путь. 2) При приближении окружности полигоном берут замкнутую простую ломаную; при увеличении числа вершин такая ломаная всё лучше аппроксимирует кривую. 3) Периметр многоугольника равен длине соответствующей замкнутой ломаной (L=i=1nPiPi+1L=\sum_{i=1}^{n}|P_iP_{i+1}| и Pn+1=P1P_{n+1}=P_1). На рисунке ниже показаны примеры открытой и замкнутой ломаных {IMAGE_1}.