座標系變換背後的數學推導

以前對座標系的變換背後的數學原理感到不解，花時間研究下，發現只是簡單的矩陣變換。

數學推導

\[ \left[ \begin{matrix} v1 & v2 & v3 \end{matrix} \right] \tag{V} \]

\[ \left[ \begin{matrix} u1 & u2 & u3 \\ \end{matrix} \right] \tag{U} \]

v1,v2,v3表明3個向量，V則是由v1，v2，v3三個向量構成座標系的基底，U則是表明一個座標系

V到U的變換關係以下，u中的每一個向量均可以v的基底來表示

u1 = a11 * v1 + a12 * v2 + a13 * v3

u2 = a21 * v1 + a22 * v2 + a23 * v3

u3 = a31 * v1 + a32 * v2 + a33 * v3

而後能夠由a11等標量得到矩陣M
\[ M = \left[ \begin{matrix} a11 & a12 & a13\\ a21 & a22 & a23\\ a31 & a32 & a33\\ \end{matrix} \right] \tag{V} \]
V，U的關係能夠表示爲
\[ \left[ \begin{matrix} u1\\ u2\\ u3\\ \end{matrix} \right] = M * \left[ \begin{matrix} v1\\ v2\\ v3\\ \end{matrix} \right] \tag{即U = M * V} \]
假設一個向量w

w = a1v1+a2v2+a3v3.\(即即\) \(w = A^TV\)

w = b1u1+b2u2+b3u3.即\(w = B^TU\)

\(w = B^TMV = A^TV\)

因此A到B的變換矩陣爲

\(B = (M^T)^{-1}A\)