- Матрица направляющих косинусов
-
Содержание
Матрицей поворота (или матрицей направляющих косинусов) называется матрица, умножение любого вектора на которую не меняет его длины.
Матрица поворота в двумерном пространстве
В двумерном пространстве поворот можно описать одним углом θ. Положительным углам соответствует вращение против часовой стрелки.
Матрица поворота вектора в декартовой системе координат:
Сам поворот происходит путём умножения вектора (описывающего вращаемую точку) на матрицу:
- .
Матрица поворота в трёхмерном пространстве
Матрицами вращения вокруг оси декартовой правосторонней системы координат на угол α в трёхмерном пространстве являются:
- Вращение вокруг оси x:
- ,
- Вращение вокруг оси y:
- ,
- Вращение вокруг оси z:
- ,
В трёхмерном пространстве для описания поворота можно использовать
- матрицу поворота 3x3,
- три угла, например, углы Эйлера (γ,β,α),
- угол поворота θ и единичный вектор оси вращения ,
- кватернион.
Матрицы поворота вектора в декартовой системе координат, соответствующие этим двум способам задания поворота:
и
Свойства матрицы поворота
Если — матрица, задающая поворот вокруг оси на угол φ, то:
- (след матрицы вращения)
- (матрица имеет единичный определитель).
- если строки (или столбцы матрицы) рассматривать как координаты векторов , то верны следующие соотношения):
- Матрица обратного поворота получается обычным транспонированием матрицы прямого поворота, т.о. .
См. также
Литература
- Лурье А. И. Аналитическая механика — М.:Физматлит — 1961 г. — 824 с.
Ссылки
Wikimedia Foundation. 2010.