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羅德里格斯公式推導

引言

在這裡插入圖片描述
k為單位向量,向量v繞旋轉軸k旋轉Θ得到向量vrot, 那麼就有下面的旋轉方程使等式成立:
vrot = Rv
而這個旋轉方程就是羅德里格斯方程:
R=cosΘ I + (1 - cosΘ )kkτ + sinΘK

下面開始推導:

推導:

向量分解 ,
v // = (v•k)k (向量點乘得標量,k為單位向量)
vrot = vrot⊥ + v //
vrot⊥ = a + b
由圖中的向量關係可得:b= cosΘ v a=sinΘ k x v

vrot = vrot⊥+v//

= a + b + v//

= sinΘ k x v + cosΘ v + (v • k)k

= sinΘ k x v + cosΘ (v - v//)+ (v • k)k

= sinΘ k x v + cosΘ (v - (v • k)k)+ (v • k)k

= cosΘ v + (1 - cosΘ )(v • k)k + sinΘ k x v
      
所以:
cosΘ v + (1 - cosΘ )(v • k)k + sinΘ k x v

= cosΘ v + (1 - cosΘ )kkτv + sinΘKv

=( cosΘ I + (1 - cosΘ )kkτ + sinΘK ) v

=Rv