边与内部点等于各点的权重和为1的线性组合
P=λ0P0+λ1P1+λ2P2 , 其中 λ0+λ1+λ2=1;λ0≥0,λ1≥0,λ2≥0。
线段
考虑一维的凸包。由P0,P1组成的线段。则线段内的点表示为
P=P0+t(P1−P0),t∈[0,1]
即:
P=(1−t)P0+tP1,t∈[0,1]
顶点权重和为1。
三角面
如下图:

点在边上,比如Pt=(1−t)P1+tP2
显然Pt=0P1+(1−t)P1+tP2,权重和为1。
同理在其他边上也是如此。
三角面内的任意一个点
比如下图的Pi

可以过点Pi 做平行于线段P2P1的线段分别与三角形两边相交于P11,P22。如下图:

设Pi=(1−t)P11+tP22,t∈[0,1]。
设P11=(1−λ)P0+λP1。
由平行关系知道:
P22=(1−λ)P0+λP2
将P11,P22 代入可以得到
Pi=(1−t)((1−λ)P0+λP1)+t((1−λ)P0+λP2)(1)
Pi=(1−λ)P0+(1−t)λP1+tλP2(2)
由(2)得知权重和=1−λ+(1−t)λ+tλ=1,并且各权重≥0。
多边形
多边形可以看作三角面的扩展,任意一点都可以找到一个内部三角形,根据上面由这三角形的三点得到,其他顶点权重为0。
四面体
四面体的每个面都是三角面。如下图:

所以对于面上点满足上面条件。
对于内部的点,可以参考三角面,做平行于△P1P2P3的平面,分别相交P11,P22,P33


在△P11P22P33 中,可知Pi=uP11+vP22+wP33,u+v+w=1;v≥0;v≥0;w≥0。
设P11=(1−λ)P0+λP1。
则P22=(1−λ)P0+λP2;
P33=(1−λ)P0+λP3。
代入可得:
Pi=uP11+vP22+wP33
Pi=(1−λ)P0+uλP1+vλP2++wλP2
则得到结论。
多面体
对于内点,找到包含的四面体即可,同理可证。