第2章 矩陣

矩陣

向量是標(biāo)量的數(shù)組组贺,矩陣是向量的數(shù)組对妄。

n維向量 x (N*M的矩陣) = M維向量

矩陣就是映射廷没。矩陣可以描述任意線性變換幸乒,而線性變換的可以拉伸坐標(biāo)系凛虽,但不會彎曲硅急,也不會平移圣猎。所以同維度不可以做平移處理逝钥。

方陣

行和列相同的矩陣 (2 * 2) (3 * 3) (4 * 4)常用
方陣的對角線元素:即i=j的元素例如: a[1][1]和a[2]a[2]
對角矩陣:所有非對角線元素為0的
單位矩陣:對角矩陣中所有對角線元素值為1

轉(zhuǎn)置矩陣

image.png

矩陣乘法

標(biāo)量乘以矩陣泻仙,矩陣的每個元素乘以標(biāo)量糕再。
矩陣乘以矩陣:
條件:rn 和nc 得到r*c

計算

向量乘以矩陣


注意:行向量,列向量是不同的饰豺,計算結(jié)果不同亿鲜,所以應(yīng)該注意區(qū)分。

二維向量*二維矩陣

可以表示旋轉(zhuǎn)和縮放


二維繞原點

延坐標(biāo)軸Y軸縮放Kx和Y軸縮放Ky

投影:
正交投影(平行投影):在某個軸用0做縮放冤吨,
正交投影屬于降維操作蒿柳,比如3維投影到2維,
其投影被舍棄的維度用0漩蟆,其他維度用1垒探,處理降維。


二維降維到一維

二維向量*三維矩陣

有點P移動了[Dx,Dy]到點Q,可以列出一下方程組:
Px +Dx=Qx
Py +Dy=Qy
我們變換一下方程
Px + (0Py) +Dx = Qx
(0
Px) + Py + Dx = Qy
矩陣是映射怠李,我們可以得到以下矩陣
| 1 | 0 | dx |
| 0 | 1 | dy |
該矩陣可以表示平移操作

三維向量*三維矩陣

矩陣可以描述任意線性變換圾叼,而線性變換的可以拉伸坐標(biāo)系,但不會彎曲捺癞。
常用的變換有:
旋轉(zhuǎn)夷蚊,縮放,投影髓介,鏡像惕鼓,放射
旋轉(zhuǎn):


三維繞x軸

縮放:

延坐標(biāo)軸3d

投影:
正交投影(平行投影):在某個軸用0做縮放,
正交投影屬于降維操作唐础,比如3維投影到2維箱歧,
其投影被舍棄的維度用0,其他維度用1一膨,處理降維呀邢。

image.png

鏡像:反射


任意軸2d

任意軸3d

切變:


image.png

如上圖的


x軸被y切變
y軸被x軸切變
3d切變

在其所在軸對其他軸的切變

變換的分類
image.png

矩陣2

矩陣的行列式
運算簡圖

連寫兩遍矩陣,左對角線之和減去右對角線

2d中:行列式等于豹绪,其兩向量拼合的平行四邊形面積
3d中:行列式等于价淌,其三向量拼合的六面體體積

矩陣的逆

可以做變換的反向,比如:撤銷。
但是有些矩陣是不可逆的输钩,如果出現(xiàn)不可逆矩陣豺型,那將無法還原仲智。
比如:

  1. 降維操作买乃。
正交矩陣

矩陣乘以矩陣的轉(zhuǎn)置,等于單位矩陣钓辆。稱為正交矩陣
常規(guī)用法不太明白剪验,后期補(bǔ)。

矩陣的正交化:對于一個外部的矩陣進(jìn)行部分的修復(fù)前联。

4*4的齊次空間

3*3矩陣能表示變換功戚,不能表示平移。
4d矩陣的w維度似嗤,常用于處理3d的平移啸臀。
即:
| 1 | 0 | 0 | dx |
| 0 | 1 | 0 | dx |
| 0 | 0 | 1 | dy |
| 0 | 0 | 0 | 1 |

透視投影

回顧平行(正交)投影,屬于

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