[3D數學]矩陣


<1>矩陣是3D數學的重要基礎。它主要用來描述兩個坐標系統間的關系,通過定義一種運算而將一個坐標系中的向量轉化到另一個坐標系。龜龜

<2>向量是標量的數組,矩陣則是向量的數組

<3>矩陣維度:

                        一個4X3矩陣例子:

                                                        

                        方陣:行數和列數相同的矩陣稱作方陣

<4>單位矩陣:

                         對角矩陣:在說單位矩陣之前,先看什么是對角矩陣:如果所有非對角線元素都為0,那么稱這種矩陣為對角矩陣,例如:

                           

                          單位矩陣:是一種特殊的對角矩陣,n維單位矩陣記作In,是nXn矩陣,對角線元素為1,其他元素為0.例如:3X3單位矩陣

                           單位矩陣非常特殊,在矩陣乘法中:任意一個矩陣乘以單位矩陣,都將得到原矩陣,從某種意義上,單位矩陣猶如1對於標量的作用

<5>向量用矩陣表示:

                               因為矩陣可以是mXn,m行n列;那么向量可以用矩陣表示為:向量v(x,y,z)  矩陣表示: [x,y,z] 1行3列矩陣 或者 豎着[x,y,z] 3行1列(這里沒有豎着寫)

<6>矩陣轉置:

                         矩陣轉置:現有一個矩陣rXc矩陣M。M的轉置記作Mt,Mt是一個c*r矩陣,它的行是M的列,它的列是M的行。從另一個方面理解,就是沿着M矩陣的對角線翻折了,例如:

                         對於任意矩陣M:(Mt)t = M,矩陣轉置之后再轉置一次就得到原矩陣;對於任意對角矩陣D,都有Dt=D,因為它對角線之外的其他元素都是0

                          向量矩陣轉置:上面說了,一個向量可以用矩陣表示:對於向量來說,轉置使行向量變成列向量,使列向量變成行向量;例如:

                          

<7>矩陣乘法:

                       與標量:矩陣M與標量k相乘: 就是矩陣每個元素*k啦

                       

                       與矩陣:矩陣A乘以矩陣B: 必須滿足條件,A是r*n矩陣 B是n*c矩陣  前面的列與后面的行必須相同,得到的結果記作AB(rXc);但是這個時候B乘以A是不可以的,因為n*c  r*n   c和r不想等

                       下面看一個矩陣相乘,A為4X2矩陣,B為2X5矩陣,那么AB為4X5矩陣:

                        

                          下面引出矩陣相乘運算規則:矩陣A rXn 與 矩陣B nXc的積記作AB rXc為C。C的任意元素Cij等於A的第i行向量與B的第j行向量點乘的結果。記作:

                           

                            下面展示一個C24的計算:

                            

 

<8>矩陣相乘2:

                          2X2矩陣完整公式:

                          

                           3X3矩陣完整公式:

                           

                            注意:假設下面所說矩陣相乘有意義,任意矩陣M乘以方陣S,不管從哪邊乘,都將得到與原矩陣大小相同的矩陣。如果S是單位矩陣,結果仍然就原矩陣,即:M*S= S*M = M(單位矩陣就像1對於標量一樣)

                                        矩陣A,B :(AB)t = BtAt

                            矩陣和向量相乘:M矩陣 v向量也要滿足 rXn  n*c 不然就沒有意義無法相乘了

                                                           比如3X3的M矩陣和[x,y,z]行向量1X3    M*V無法相乘  但是V*M是可以的;

                                                           意義:矩陣中的每個元素決定了輸入向量中的特定元素再輸出向量中占的比重。如,m11決定了輸入x對輸出x值的貢獻。

 

 

 

                          

                         

 

                

 

                        

 


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