Bézierkromme

Bézierkromme met graad drie, bepaald door vier punten

Een bézierkromme of béziercurve is in de wiskunde een type parametrische kromme, bepaald door twee of meer punten in een vlak of ruimte, die het eerste punt verbindt met het laatste, vertrekkend in de richting van het tweede punt, steeds de richting aanpassend naar een volgend punt, en aankomend bij het laatste vanuit de richting van het voorafgaande punt. De parametrische voorstelling wordt gegeven door het algoritme van Paul de Casteljau. In meer dimensies bestaan ook bézier-oppervlakken met overeenkomstige eigenschappen.

Pierre Bézier was een Franse ingenieur die deze krommen in de automobielindustrie voor Renault gebruikte.

Definitie

De béziercurve van graad , bepaald door de punten in de , is de parametrische kromme gegeven door:

met

Daarin zijn de bernsteinpolynomen gedefinieerd als:

met

Voorbeelden

Lineaire bézierkromme

Lineaire bézierkromme

De bézierkromme van de graad een, bepaald door de twee punten en is het verbindende lijnstuk tussen deze twee punten:

met

Kwadratische bézierkromme

Kwadratische bézierkromme

De bézierkromme van de graad twee, bepaald door de drie punten en , is de kromme:

met

De kromme ligt in het vlak door de gegeven drie punten. De drie punten uitgedrukt in coödinaten in dit vlak zijn:

De vergelijking van de betreffende bézierkromme is uitgeschreven

De kromme ligt ook in drie dimensies in het vlak door de gegeven drie punten, die zijn gegeven door . De vergelijkingen voor de kromme kunnen ook daarvoor worden opgesteld, maar zijn nogal wijdlopig.

Parabool

Om een deel van een parabool te kunnen tekenen zijn drie punten nodig: het begin en eindpunt van de tekening en het snijpunt van de afgeleiden in deze punten. Voor een symmetrische parabool om de y-as met vergelijking tussen de punten -6 (afgeleide in dat punt is -3) en +6 Afgeleide: 3) zijn dit de punten (-6,9), (0,-9) en (6,9). De parabool tikt in (0,0) net de x-as aan. In de figuur hiernaast is een groter deel van de parabool in paars aangegeven, het stuk tussen -6 en +6 in het groen. De punten die de bézier-curve bepalen zijn met oranje cirkels gemarkeerd. De raaklijnen in de punten -6 en +6 zijn in het groen aangegeven.

Derdegraads bézierkromme

Derdegraads bézierkromme
Vierdegraads bézierkromme

De bézierkromme van graad drie, opgebouwd uit de vier punten en , die in een vlak of in de ruimte liggen, is:

met

Algemene vorm

Definieer als de bézierkromme die door de punten is bepaald. Dan zijn

en

Hiermee zijn de bézierskrommes op een recursieve manier gedefinieerd, die door een willekeurig aantal punten zijn bepaald.

Toepassingen

Derdegraads bézierkrommen worden veel gebruikt. Zij verbinden het beginpunt en eindpunt en kunnen door de keuze van de tussengelegen punten en zo met de gewenste begin- en eindrichting worden aangepast, zodat de kromme ook nog door een gewenst punt gaat.

Praktisch worden ze gebruikt:

Zie de categorie Bézier curves van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.