具有特定方向的圆柱体

Question

我意识到关于 Tikz 中的圆柱体有几个问题，但我还没有弄清楚如何将它们添加到我的图像中。

我有类似的东西：

\documentclass{standalone}

\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc,3d,arrows,shapes}
\usepackage{tikz-3dplot}

\begin{document}
\tdplotsetmaincoords{70}{46+90} % rotate 60 degrees around x axis, then 105 degrees about z
\begin{tikzpicture}[>=stealth',           % arrow tip
                    tdplot_main_coords,   % 
                    scale=0.5               % scale
                    ]  
   % XYZ axis
   \draw[thick,->] (0,0,0) -- (6,0,0) node[anchor=north east]{\textbf{x}};
   \draw[thick,->] (0,0,0) -- (0,6,0) node[anchor=north]{\textbf{y}};
   \draw[thick,->] (0,0,0) -- (0,0,6) node[anchor=south]{\textbf{z}};
    \draw[dotted] (0,0,0) circle (15);
    \draw plot [mark=*, mark size=3] coordinates{(15,0,0)} node[anchor=south east]{S}; 

% my lousy attempt
 \node [cylinder,draw=black,thick,aspect=0.5,minimum height=1cm,minimum width=0.25cm,shape border      
   rotate=0,cylinder uses custom fill, cylinder body fill=red!30,cylinder end fill=red!5] at (15,0,0){S};
\end{tikzpicture}

\end{document}

那里有一个 3D 坐标系，以及一个带有特定坐标“S”的大圆圈，我想要一个朝向 (0,0,0) 的圆柱体。但是我似乎无法实现此方向。

如果解决这个问题的唯一方法是手动绘制圆柱体，那么我在连接“盖子”时会遇到问题。我可以在 XY 平面以外的其他方向上绘制 2 个实心圆（如 @john Kormylo 在评论中所示），但我不知道如何“连接”这些圆

Answer 1

据我所知，这并不容易实现。因为节点形状总是绘制在画布上，但你需要一个三维的，所以我们需要手工绘制圆柱体。这在tikz-3dplot准备好的旋转参考系中很容易完成。我设置了这个框架，使圆柱体的面在这个平面上。然后很容易画出圆形面。唯一的问题是在正确的位置画出边线。为此，我们需要在这个平面上找到正确的角度，为此，我前段时间创建了一个宏这里，我在这里称之为\rotatedtangentangle。

综合起来，结果如下：

\documentclass{standalone}

\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc,3d,arrows,shapes}
\usepackage{tikz-3dplot}

\begin{document}
\tdplotsetmaincoords{70}{46+90} % rotate 60 degrees around x axis, then 105 degrees about z
\begin{tikzpicture}[>=stealth',           % arrow tip
                    tdplot_main_coords,   % 
                    scale=0.5               % scale
                    ]

\newcommand{\rotatedtangentangle}[1]{%
    % find directions of projection
    \path[tdplot_rotated_coords] (1,0,0);
    \pgfgetlastxy{\axisxx}{\axisxy}
    \path[tdplot_rotated_coords] (0,1,0);
    \pgfgetlastxy{\axisyx}{\axisyy}
    \path[tdplot_rotated_coords] (0,0,1);
    \pgfgetlastxy{\axiszx}{\axiszy}
    % angle of tangent
    \pgfmathsetmacro{\rtang}{atan(-\axiszy/\axiszx)+180}
    \pgfmathsetmacro{\angkorr}{atan(\axisyy/\axisyx)/2}

    \pgfmathsetmacro{#1}{\rtang+\angkorr}
}%

   % XYZ axis
    \draw[thick,->] (0,0,0) -- (6,0,0) node[anchor=north east]{\textbf{x}};
    \draw[thick,->] (0,0,0) -- (0,6,0) node[anchor=north]{\textbf{y}};
    \draw[thick,->] (0,0,0) -- (0,0,6) node[anchor=south]{\textbf{z}};
    \draw[dotted] (0,0,0) circle (15);

    \tdplotsetthetaplanecoords{90} % create rotated frame
    \rotatedtangentangle{\tangent} % compute tanget angle
    % shift rotated frame to center of cylinder
    \coordinate (shift) at (15,0,0);
    \tdplotsetrotatedcoordsorigin{(shift)}
    % draw cylinder
    \begin{scope}[tdplot_rotated_coords]
        % draw the side lines and arc of the cylinder (here length 1, radius 0.5)
        \draw[fill=red!30]
            (0,0,-1) ++(\tangent:0.5) -- ++(0,0,1) arc (\tangent:\tangent-180:0.5) -- ++(0,0,-1);
        % draw the circular face (radius 0.5)
        \draw[fill=red!30] (0,0,-1) circle [radius=0.5];
        \node at (0,0,0) {S};
    \end{scope}

\end{tikzpicture}

\end{document}