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学过矩阵理论或者线性代数的肯定知道正交矩阵(orthogonal matrix)是一个非常好的矩阵,为什么这么说?原因有一下几点:

正交矩阵每一列都是单位矩阵,并且两两正交。最简单的正交矩阵就是单位阵。

正交矩阵的逆(inverse)等于正交矩阵的转置(transpose)。同时可以推论出正交矩阵的行列式的值肯定为正负1的。

正交矩阵满足很多矩阵性质,比如可以相似于对角矩阵等等。

以上可以看出正交矩阵是非常特殊的矩阵,而本文题目中的旋转矩阵就是一种正交矩阵!它完美的诠释了正交矩阵的所有特点。

先说一下什么是旋转矩阵?如图1所示,我们假设最开始空间的坐标系XA,YA,ZA就是笛卡尔坐标系,这样我们得到空间A的矩阵VA={XA,YA,ZA}T,其实也可以看做是单位阵E。进过旋转后,空间A的三个坐标系变成了图1中红色的三个坐标系XB,YB,ZB,得到空间B的矩阵VB={XB,YB,ZB}T。我们将两个空间联系起来可以得到VB=R•VA,这里R就是我们所说的旋转矩阵。
在这里插入图片描述

图1


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