旋轉矩陣行列式與
在E(3)三維空間中,旋轉矩陣的行列式可以用來判斷該旋轉是否包含鏡像變換。
- 行列式為正:
表示純旋轉,不包含鏡像。
旋轉矩陣保持向量的長度和角度不變,只是改變向量的方向。
- 行列式為負:
表示旋轉包含鏡像。
旋轉矩陣不僅改變了向量的方向,還改變了向量的朝向,相當于對旋轉后的向量進行了鏡像翻轉。
二維空間示例:
假設我們選擇一個旋轉角度為 45 度的旋轉矩陣,其行列式為正:
R = [[sqrt(2)/2, -sqrt(2)/2], [sqrt(2)/2, sqrt(2)/2]]
對向量 (0,1) 進行旋轉:
R * [[0], [1]] = [[-sqrt(2)/2], [sqrt(2)/2]]
可以看到,向量 (0,1) 被旋轉到 (-sqrt(2)/2, sqrt(2)/2),這是一個純旋轉,不包含鏡像。
如果我們選擇一個包含鏡像的旋轉矩陣,例如關于 x 軸的鏡像加上 45 度旋轉,其行列式為負:
M = [[sqrt(2)/2, sqrt(2)/2], [sqrt(2)/2, -sqrt(2)/2]]
對向量 (0,1) 進行變換:
M * [[0], [1]] = [[sqrt(2)/2], [-sqrt(2)/2]]
可以看到,向量 (0,1) 被變換到 (sqrt(2)/2, -sqrt(2)/2),這是一個包含鏡像的旋轉。
在純旋轉情況下,向量 (0,1) 被旋轉到 (-sqrt(2)/2, sqrt(2)/2);
而在包含鏡像的旋轉情況下,向量 (0,1) 被變換到 (sqrt(2)/2, -sqrt(2)/2)。