李群 & 李代数
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群:一个集合 + 一个满足群定义的运算即称之为群。eg. 整数的加法(Z,+);> 旋转矩阵集合的乘法SO(3);变换矩阵的乘法SE(3).
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群结构保证了某集合的某计算的良好性质(封闭、结合律、基元、逆)
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李群:李群是具有连续光滑性质的群,像整数的加法(Z,+)是离散的,所以不是李群。而SO(3), SE(3)都是连续光滑的(可以想象,一个刚体可以在空间中连续地运动,对应的旋转矩阵和变换矩阵自然也是连续的),所以是李群(连续光滑有个好处就是可以求导故而可积分可微分)
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每个李群都对应一个李代数(因为李群是连续可导的,所以必然可以通过求导得到其对应的代数,即李代数。因为是求导而得,故李代数描述的是对应李群的局部性质,准确说这个局部性质是单位元附近的正切空间)
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泰勒展开很容易理解(以瞬时速度当平均速度计算,和拉格朗日类似,只是泰勒可以推到更高阶):使用位移公式案例即可。x(t1) = x(t0) + v(t0)*(t1-t0)
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连续的刚体运动的旋转矩阵关于时间的函数R(t),经过对其与其转置阵求导可以验证其乘积是个反对称阵。经过继续推导可以得到该旋转矩阵组成的李群对应的李代数(推导过程及其简单,求导分析即可)。
本文介绍了群的概念以及李群在连续性下的特殊性质,如SO(3)和SE(3)的连续光滑性。重点讨论了李代数如何通过李群的连续性求导得到,以及在刚体运动中的应用,如旋转矩阵的反对称性特征和李代数的推导过程。
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