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用Mathematica计算旋转矩阵

时间:2024-11-02 07:30:48

本文,用Mathematica来计算旋转矩阵。

工具/原料

电脑

Mathematica

方法/步骤

1、首先需要指出,二维空间里面,默认的旋转,都以原点为旋转中心。平面上绕原点旋转u,对应的旋转矩阵是:RotationMatrix[u]

用Mathematica计算旋转矩阵

2、平面上某个点{x,y},绕着原点旋转u,相当于旋转矩阵与点坐标的乘积:RotationMatrix[u].{x,y}

用Mathematica计算旋转矩阵

3、三维空间里面,绕着x轴的旋转,可以表示为:RotationMatrix[u,{1,0,0}]注意,这时候,旋转中心已经不是原点了。

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4、点{x,y,z}绕x蛹侦硫馕轴旋转u,得到的点的坐标可以写成:RotationMatrix[u,{1,0,0}].{x,y,z}你会发现,旋转前后,点的x坐标不变。

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5、设直线l经过原点,和点{x,y,z},那么,绕直线l的旋转,就可以写成:RotationMatrix[u,{x,y,z}]

用Mathematica计算旋转矩阵

6、上面这个矩阵很复杂,我尺攵跋赈们需要指定,x,y,z都是实数。FullSimplify[Refine[RotationMatrix[u,{x,y,z}],Element[{x,y,z魈胺闹臣},Reals]]/.{Abs[x]^2->x^2,Abs[y]^2->y^2,Abs[z]^2->z^2}]

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