向量旋轉公式

時間 2021-08-11 17:58:22

1樓:大陶學長

點繞原點的計算公式,計算向量時要先把起點假設為原點。逆時針時θ為正數, 順時針是θ為負數。在二維座標系中,一個位置向量的旋轉公式可以由三角函式的幾何意義推出。

比如向量r逆時針旋轉角度b前:

x0 = |r| * cosa       =>          cosa = x0 / |r|

y0 = |r| * sina        =>          sina = y0 / |r|

x1 = |r| * cos(a+b)

y1 = |r| * sin(a+b)

其中(x1, y1)就是(x0, y0)旋轉角b後得到的點,也就是位置向量r最後指向的點。cos(a+b)和sin(a+b),得到:

x1 = |r| * (cosacosb - sinasinb)

y1 = |r| * (sinacosb + cosasinb)

2樓:匿名使用者

在二維座標系中,一個位置向量的旋轉公式可以由三角函式的幾何意義推出。

比如上圖所示是位置向量r逆時針旋轉角度b前後的情況。

在左圖中,我們有關係:

x0 = |r| * cosa       =>          cosa = x0 / |r|

y0 = |r| * sina        =>          sina = y0 / |r|

在右圖中,我們有關係:

x1 = |r| * cos(a+b)

y1 = |r| * sin(a+b)

其中(x1, y1)就是(x0, y0)旋轉角b後得到的點,也就是位置向量r最後指向的點。我們cos(a+b)和sin(a+b),得到:

x1 = |r| * (cosacosb - sinasinb)

y1 = |r| * (sinacosb + cosasinb)

現在把  cosa = x0 / |r| 和 sina = y0 / |r|  代入上面的式子,得到:

x1 = |r| * (x0 * cosb / |r| - y0 * sinb / |r|) =>  x1 = x0 * cosb - y0 * sinb

y1 = |r| * (y0 * cosb / |r| + x0 * sinb / |r|) =>  y1 = x0 * sinb + y0 * cosb

這樣我們就得到了二維座標下向量圍繞圓點的逆時針旋轉公式。順時針旋轉就把角度變為負:

x1 = x0 * cos(-b) - y0 * sin(-b) =>  x1 = x0 * cosb + y0 * sinb

y1 = x0 * sin(-b) + y0 * cos(-b)=>  y1 = -x0 * sinb + y0 * cosb

現在我要把這個旋轉公式寫成矩陣的形式,有一個概念我簡單提一下,平面或空間裡的每個線性變換(這裡就是旋轉變換)都對應一個矩陣,叫做變換矩陣。對一個點實施線性變換就是通過乘上該線性變換的矩陣完成的。好了,打住,不然就跑題了。

所以二維旋轉變換矩陣就是:

[cosa  sina]          [cosa -sina]

[-sina cosa] 或者  [sina cosa]

我們對向量進行旋轉變換可以通過矩陣完成,比如我要向量(x, y)繞原點逆時針旋轉角度a:

[x, y] x  [cosa  sina]     = [x*cosa-y*sina  x*sina+y*cosa]

[-sina cosa]

旋轉後的向量為:[x*cosa-y*sina  x*sina+y*cosa]

3樓:百度文庫精選

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向量概念

一、向量有關概念

名稱|定義|備註|

向量|既有_______又有_______的量。|向量不能比較大小|

向量的模|向量的大小叫做向量的_______(或_______)|記為_______|若已知,則,模可以比較大小|

零向量|長度為_______的向量,記為_______|零向量與所有向量平行;| 與所有向量垂直。|

單位向量|長度等於_______的向量|平行向量|方向_______或_______的非零向量。|與任一向量平行或共線;|直線平行:不包括重合情況|共線向量:

包括重合情況|若、都是非零向量,存在實數λ,使|

共線向量|_______向量又叫共線向量。|

相等向量|長度_______且方向_______的向量|特點:1、長度相等;| 2、平行且方向一致|

相反向量|長度_______且方向_______的向量|的相反向量是本身|特點:1、長度相等;|2、平行且方向相反|_______|

二、向量的線性運算

向量運算|定義|法則(或幾何意義)|備註|

加法|求兩個向量和的運算|

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