通俗理解齐次变换矩阵复合变换的时候变换顺序不可逆——下

为防止文章过长乏味,将此博客分为上下两篇。下篇是对上篇例题的例题常规求解和线性代数的解释。

常规求解

固连在坐标系(𝑛,𝑜,𝑎)上的点P(7,3,2)T 经历如下变换,求出变换后该点相对于固定参考坐标系的坐标。
(1)绕z轴旋转90°;
(2)接着绕y轴旋转90°;
(3)接着再平移[4,-3,7];
在这里插入图片描述
倒转一下(2)和(3)的顺序
(1)绕z轴旋转90°;
(2)接着再平移[4,-3,7];
(3)接着绕y轴旋转90°;
在这里插入图片描述
对比不同顺序的同一个步骤而言,直接看图我觉得有点抽象。大家可用自己的手臂一次平移一次旋转摆弄一下。

线性代数的解释

  • 矩阵的行数和列数不允许相乘,上一个矩阵的列数不等于下一个矩阵的行数。
    如3x2的A和2x5的B可以相乘,但是BA这样的乘法是不允许的、没有定义的。
  • 即使转换乘法顺序后,上一个矩阵的列数仍等于下一个矩阵的行数,得到的结果也可能不相等。
    A = [ − 2 4 1 − 2 ] \pmb{A}=\begin{bmatrix} -2 & 4 \\ 1 & -2\\ \end{bmatrix} AAA=[2142]

B = [ 2 4 − 3 − 6 ] \pmb{B}=\begin{bmatrix} 2 & 4 \\ -3 & -6\\ \end{bmatrix} BBB=[2346]

A B = [ − 2 4 1 − 2 ] [ 2 4 − 3 − 6 ] = [ − 16 − 32 8 16 ] \pmb{AB}=\begin{bmatrix} -2 & 4 \\ 1 & -2\\ \end{bmatrix}\begin{bmatrix} 2 & 4 \\ -3 & -6\\ \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} -16 & -32 \\ 8 & 16\\ \end{bmatrix} ABABAB=[2142][2346]=[1683216]

B A = [ 2 4 − 3 − 6 ] [ − 2 4 1 − 2 ] = [ 0 0 0 0 ] \pmb{BA}=\begin{bmatrix} 2 & 4 \\ -3 & -6\\ \end{bmatrix}\begin{bmatrix} -2 & 4 \\ 1 & -2\\ \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 0\\ \end{bmatrix} BABABA=[2346][2142]=[0000]

A B ≠ B A \pmb{AB}\neq \pmb{BA} ABABAB=BABABA

参考资料
同济大学数学系,工程线性代数第六版

通俗理解齐次变换矩阵复合变换的时候变换顺序不可逆——上
通俗理解齐次变换矩阵复合变换的时候变换顺序不可逆——下

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