MathcotさんのHomPageです

直交座標系のグラフ・座標の回転移動
 

著者: Mathcot

初版: 2007.8.26

LastUpdate: 2008.01.27

ただいま改訂中です!


2次元直交座標系におけるアフィン変換

座標点の全ての移動方法を含む変換をまとめてアフィン変換と呼んでいる。
アフィン変換には2次元の直交座標系についての座標変換と3次元直交座標系についての座標変換とがある。後者については別の節で取り扱う。 アフィン変換では、直交座標系におけるグラフや座標系の移動・変換(スケール変更変換・伸縮相似変換・回転移動変換・平行移動・点対称移動変換・線対称移動)を行える。
変換行列には、点の座標を行ベクトルとして扱う方法と列ベクトルとして扱う方法のいずれかが使われる。
どちらを使うかは好みの問題で人により異なり、それにより変換行列が異なり、その行列を点ベクトルの前から掛けるか、後ろから掛けるかの違いとなるので、どちらの系列のアフィン変換を採用しているかを認識して利用する必要がある。
アフィン変換は移動前の点の座標と移動後の点の座標を関係付ける変換であるが、この変換を使えば、グラフや図形・画像の各種移動変換が可能となる。

座標系のアフィン変換(ここは改定中です
座標系の回転移動


2×2回転行列
使用法
逆行列
A2
 | cosθ -sinθ |
 | sinθ   cosθ|
 (x', y') = (x,y) A2
 45°左回転
 (x', y') = (1/√2) (x+y, y-x ) 
A2-1
 | cosθ  sinθ|
 | -sinθ cosθ|
3×3回転行列
逆行列
 A3
 | cosθ -sinθ  0 | 
 | sinθ  cosθ  0 | 
 |   0      0    1 | 
 (x', y', 1) = (x, y, 1) A3
60°左回転
 (x', y', 1) = (1/2) (x + y √3, y - x √3, 1 )  

座標系の平行移動


3×3平行移動行列
逆行列



座標系の拡大・縮小・相似移動


座標系の点対称移動


座標系のX軸対称移動


座標系のY軸対称移動


座標系の直線対象移動







直交座標系

X-Y座標(ガウス座標)

xy-01a.PNG
2次元X-Y座標系での座標点 (x , y) のベクトル表現

(→OP)
 =(x,y) (座標成分表現、ベクトル成分表現)
 = x + i y (複素表現)
 = |r| e (ベクトル(絶対値・位相)表現)
  = ( |r| cosθ, |r| sinθ) (極座標成分表現)

  r2= x2 + y2





座標系の回転

2つの座標系の回転移動
今以下の2つの直交座標系がある。

X-Y 座標では
  (→P) = (x,y) = r e= (r cosθ, r sinθ)
 r2 = x2 + y2

U-V 座標では
  (→P) = (u, v) = r e= (rcosφ, rsinφ)
  u2 +v2 = r2
 
の関係にある。

xy-uv-01a.PNG
xy-uv-01b.PNG 2つの座標系のX-Y軸とU-V軸がFig.3のような位 置関係、つまり原点O共通、X-Y座標軸をFig.1, Fig.3のようにとって、U-V座標軸をX-Y座標軸を反時計周りに角度αだけ回転した位置にとったとき、同じ点P(x,y) = (u,v) が各座標系で どのように表されるかを示す。

  (x,y) = (u,v) e-iα= (u cosα+v sinα, -u sinα+v cosα)
  (u,v) = (x,y) e = (x cosα-y sinα, x sinα+y cosα)


回転ベクトル
 e-iα= (cosα, sinα)
回転ベクトルの複素演算子
 e-iα= cosα+ i sinα
















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