矩阵基础

本文介绍了矩阵在二维空间中的应用,包括矩阵的转置、反矩阵、乘法性质以及行列式的定义。矩阵可以表示旋转和平移,通过矩阵变换可以描述物体在空间中的运动,例如绕x、y、z轴的旋转。文章还探讨了不同顺序的矩阵组合如何影响最终结果,并介绍了如何根据已知旋转后方向构建旋转矩阵。

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矩阵是一个表示二维空间的数组,这种数组很精妙,很有用,所以很多人来研究它。矩阵可以看作是一个变换。在线形代数中,矩阵可以把一个向量瞬间变换到另一个位置(或者从一个坐标系变到另一个坐标系,一个意思)。矩阵的“基”,实际就是变换时候用的坐标系。而所谓的相似矩阵,就是同样的变换,只不过使用了不同的坐标系。线形代数中费了很大力气来找相似矩阵,实际上就是要使这些相似的矩阵有一个好看的外表,而不改变其变换的功用。


矩阵虽然是二维空间的,但是我们常常把矩阵的大小成为矩阵的维度。比如一个33的矩阵就可以说是一个三维矩阵。


矩阵转置(Transpose)
两个转置的矩阵A和B有如下特点
Aij = Bji

反矩阵(Inverse)
互为反阵的矩阵有如下特点
AB = BA = I
若B为A的反阵,则B = A^-1
有(AB)^-1 = B^-1 * A^-1

矩阵乘法符合结合律(Associative),如
(AB)C = A(BC)
符合分布律(Distributive)
A(B + C) = AB + AC
不符合交换律(Commutative)
AB != BA

定义一个n*n的行列式
det A = |A| = sigma( (-1)^(1+i) * A1i ),  i = 1 to n

矩阵可以用来表示欧拉角的旋转,叫做旋转矩阵。有关欧拉角,看这里
例如:

绕x轴旋转x度:
        1 0 0
Rx = 0 cosx sinx
        0 -sinx cosx

绕y轴旋转y度:
      &nb

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