3D数学基础---(3)复数与二维平面旋转
复数:
a+bi (a为实部,bi为虚部)
重要规则: i * i = -1(复数最重要的性质)
复数的几何用途:
复数可以用来表示二维平面中的一个点的坐标。一般实部用来表示X轴(也叫实轴),虚部用来表示Y轴(也叫虚轴)
如二维平面一个点(3,4),用复数表示就是(3,4i)
复数可以用来表示二维平面中的一个点的坐标。一般实部用来表示X轴(也叫实轴),虚部用来表示Y轴(也叫虚轴)
如二维平面一个点(3,4),用复数表示就是(3,4i)
共轭复数:
(1)共轭复数定义
(2)共轭复数的性质:
共轭复数所对应的点关于实轴对称。两个复数:x+yi与x-yi称为共轭复数,它们的实部相等,虚部互为相反数。在复平面上,表示两个共轭复数的点关于X轴对称,而这一点正是"共轭"一词的来源
(3)复数运算法则:
复数表示平面旋转:
二维中任意点复数(x , yi),旋转任意角θ有如下公式:
( cosθ +sinθi) * (x,yi)
θ是要旋转的角度,x,y表示要旋转的点的坐标
以下是几个旋转的例子,以旋转90°,45°,30°为例
1.如果想要一个复数表示的点(这里4+6i)旋转90°(图形学中默认旋转方向是逆时针)
旋转前:
旋转后:就会到如图所示位置,此时得到的点的位置(-6+4i)。
而4+6i是如何变成-6+4i呢?
实际上他们乘以了一个复数i。因为复数规则i*i = -1。可以很容易得到(4+6i)*i = 4i+6i^2 = 4i -6 (^2表示平方) 。即-6+4i
套用公式,实际上是:
(cos90°+sin90°i)*(4+6i) ,因为cos90° = 0,sin90° =1,所以就是i *(4+6i)
所以实际上乘上复数i =旋转90°,每乘上一次i,即(逆时针)旋转90°。
如果再乘一次i:
(-6+4i)i = -6i + 4i^2 = -6i -4 ----->即:-4 -6i ,点-6+4i又逆时针旋转90°,相当于点从原点一共逆时针旋转了180°
2.如果想要一个复数表示的点(这里4+6i)旋转其他角度(例如这里45°)
则旋转后的点为:
(cos45°+ sin45°i) * (4 + 6i) =
(写字丑见谅)
旋转结果
3.旋转30°的例子
从单位圆中取出表示30°的复数
计算过程:
旋转后:
结论:
对于二维空间来说,加上一个复数可以在二维平面中任意移动(实部相加表示X轴方向移动,虚部相加表示Y轴方向移动),而乘上一个复数则可以在二维平面中旋转。
以上图片截取自,这两个视频直观的介绍了复数与二维平面旋转,同时还解释了四元数与旋转。