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旋轉公式


RotationFormula

一個透過逆時針角度 Phi 繞軸 n^^ 旋轉給定座標系的公式。參考上圖(Goldstein 1980),變換後的座標系中“固定”向量的方程(即,上圖對應於一個 別名變換)是

r^'=ON^->+NV^->+VQ^->
(1)
=n^^(n^^·r)+[r-n^^(n^^·r)]cosPhi+(rxn^^)sinPhi
(2)
=rcosPhi+n^^(n^^·r)(1-cosPhi)+(rxn^^)sinPhi
(3)

(Goldstein 1980;Varshalovich等人 1988,第24頁)。角度 Phi 和單位法向量 n^^ 也可以用 尤拉角 表示。用 尤拉引數 表示,

 r^'=r(e_0^2-e_1^2-e_2^2-e_3^2)+2e(e·r)+2(rxe)e_0.
(4)

3×3 旋轉矩陣 可以用 Wolfram 語言 計算如下

  With[{n = {nx, ny, nz}},
    Cos[phi] IdentityMatrix[3] + (1 - Cos[p]) Outer[Times, n, n]
      + Sin[p] {{0, n[[3]], -n[[2]]}, {-n[[3]], 0, n[[1]]}, {n[[2]], -n[[1]], 0}}
  ]

另請參閱

別名變換, Alibi 變換, 尤拉角, 尤拉引數, 羅德里格斯旋轉公式

使用 探索

參考文獻

Gibbs, J. W. 和 Wilson, E. B. 向量分析:數學和物理專業學生的教科書,基於 J. Willard Gibbs 的講義。 紐約:Dover,第338頁,1960年。Goldstein, H. “有限旋轉。”經典力學,第 2 版。 雷丁,馬薩諸塞州:Addison-Wesley,第164-166頁,1980年。Grubin, C. “透過尤拉軸和角度推導四元數方案。”J. Spacecraft 7, 1251-1263, 1970年。Hamel, G. 理論力學:整個力學的統一介紹。 柏林:紐約:施普林格出版社,第103頁,1949年。Varshalovich, D. A.; Moskalev, A. N.; 和 Khersonskii, V. K. “用旋轉軸和旋轉角度描述旋轉。”角動量量子理論。 新加坡:世界科學出版社,第23-24頁,1988年。

在 上被引用

旋轉公式

請引用本文為

Weisstein, Eric W. “旋轉公式。”來自 --一個 資源。 https://mathworld.tw/RotationFormula.html

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