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第1470题:旋转矩阵



如图,点 PP 与坐标原点的距离是 rr ,与 xx 轴正向的夹角为 θ\theta ,将点 PP 逆时针旋转 α\alpha 角度得到 PP' 点,由此我们可以得到两个方程



{x=rcosθ,y=rsinθ\begin{cases} x=r \cos \theta , \\ y=r \sin \theta \end{cases}


{x=rcos(θ+α),y=rsin(θ+α)\begin{cases} x'=r \cos (\theta +\alpha) , \\ y'=r \sin (\theta +\alpha) \end{cases}


由两角和的三角函数公式


sin(α±β)=\sin(\alpha \pm \beta)= sinαcosβ±\sin \alpha \cos \beta \pm cosαsinβ\cos \alpha \sin \beta

cos(α±β)=\cos(\alpha \pm\beta)=cosαcosβ \cos \alpha \cos \beta \mp sinαsinβ \sin \alpha \sin \beta



{x=xcosαysinα,y=xsinα+ycosα\begin{cases} x'=x\cos \alpha-y \sin \alpha, \\ y'=x\sin \alpha+y\cos \alpha \end{cases}


于是我们得到平面中点绕原点旋转矩阵


[cosαsinαsinαcosα]\begin{bmatrix} \cos \alpha & -\sin \alpha \\ \sin \alpha & \cos \alpha \end{bmatrix}


根据此矩阵计算,如果将平面中的点 (1,3)(1,\sqrt{3}) 逆时针旋转 π6\dfrac{\pi}{6} ,得到点的坐标是(  ).


A.(2,32)(2,\dfrac{\sqrt{3}}{2})


B.(12,2)(\dfrac{1}{2},2)


C.(32,2)(\dfrac{\sqrt{3}}{2},2)


D.(0,2)(0,2)




此旋转变换公式在计算机图形学中应用非常广,建议保存以备查询.


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