旋转矩阵

旋转矩阵

数学矩阵术语
旋转矩阵(Rotation matrix)是在乘以一个向量的时候有改变向量的方向但不改变大小的效果的矩阵。旋转矩阵不包括反演,它可以把右手坐标系改变成左手坐标系或反之。[1]所有旋转加上反演形成了正交矩阵的集合。对于3D坐标系,任意两个坐标系却不能等价。实际上,存在两种完全不同的3D坐标系:左手坐标系和右手坐标系。如果同属于左手坐标系或者右手坐标系,则可以通过旋转来重合,否则不可以。
    中文名:旋转矩阵 外文名: 适用领域: 所属学科: 学科:数学 研究者:底特罗夫 应用:彩票

简介

旋转矩阵是世界上著名的彩票专家、澳大利亚数学家底特罗夫研究的,它可以帮助您锁定喜爱的号码,提高中奖的机会。首先您要先选一些号码,然后,运用某一种旋转矩阵,将你挑选的数字填入相应位置。如果您选择的数字中有一些与开奖号码一样,您将一定会中一定奖级的奖。当然运用这种旋转矩阵,可以最小的成本获得最大的收益,且远远小于复式投注的成本。

旋转矩阵的原理在数学上涉及到的是一种组合设计:复盖设计。而复盖设计,填装设计,斯坦纳系,t-设计都是离散数学中的组合优化问题。它们解决的是如何组合集合中的元素以达到某种特定的要求。其最古老的数学命题是寇克曼女生问题:

某教员打算这样安排她班上的十五名女生散步:散步时三女生为一组,共五组。问能否在一周内每日安排一次散步,使得每两名女生在一周内一道散步恰好一次?寇克曼于1847年提出了该问题,过了100多年后,对于一般形式的寇克曼问题的存在性才彻底解决。用1~15这15个数字分别代表15个女生,其中的一组符合要求的分组方法是:

星期日:(1,2,3),(4,8,12),(5,10,15),(6,11,13),(7,9,14

星期一:(1,4,5),(2,8,10),(3,13,14),(6,9,15),(7,11,12)

星期二:(1,6,7),(2,9,11),(3,12,15),(4,10,14),(5,8,13)

星期三:(1,8,9),(2,12,14),(3,5,6),(4,11,15),(7,10,13)

星期四:(1,10,11),(2,13,15),(3,4,7),(5,9,12),(6,8,14)

星期五:(1,12,13),(2,4,6),(3,9,10),(5,11,14),(7,8,15)

星期六:(1,14,15),(2,5,7),(3,8,11),(4,9,13),(6,10,12)

数学家

1,Patric Ostergard

他的主要贡献是用了全新的模拟冷却算法解决了旋转矩阵的构造问题,运用他的模拟冷却程序,可以很迅速的产生许许多多的旋转矩阵。

2,Alex Sidorenko

他研究出了许多旋转矩阵和几种产生旋转矩阵的基于秃岭浏览的一般方法。

3,Greg Kuperberg

他注意到线性的[v,t]编码的补集可以给出区组长度不定的复盖设计,而这可以产生对现有的旋转矩阵的一系列改进。

4,Dan Gordon

他收集的旋转矩阵是迄今为止最全面,最权威的。

性质

设是任何维的一般旋转矩阵:

两个向量的点积在它们都被一个旋转矩阵操作之后保持不变:从而得出旋转矩阵的逆矩阵是它的转置矩阵:这里的是单位矩阵。一个矩阵是旋转矩阵,当且仅当它是正交矩阵并且它的行列式是单位一。正交矩阵的行列式是±1;如果行列式是−1,则它包含了一个反射而不是真旋转矩阵。旋转矩阵是正交矩阵,如果它的列向量形成的一个正交基,就是说在任何两个列向量之间的标量积是零(正交性)而每个列向量的大小是单位一(单位向量)。任何旋转向量可以表示为斜对称矩阵A的指数:这里的指数是以泰勒级数定义的而是以矩阵乘法定义的。A矩阵叫做旋转的“生成元”。旋转矩阵的李代数是它的生成元的代数,它就是斜对称矩阵的代数。生成元可以通过M的矩阵对数来找到。

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