[lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Berichten: 60

[lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Hallo,

Ik zit vast met volgende oef, waarbij ik uitkomst van mijn boek niet uitkom.

Stel vgl op van de rotatie in E³ over hoek
\( \pi/3 \)
en l de doorsnede van vlakken x=y en z=0

Dus met andere woorden ik moet de matrix A vinden
\( f\left( \begin{array}{c} x \\ y \\ z \end{array} \right) =\left( \begin{array}{c} A \end{array} \right) \left( \begin{array}{c} x \\ y \\ z \end{array} \right) +B \)
Vermits het hier gaat om een rotatie en geen verschuiving is B=0

e1= (1,1,0) en genormaliseerd geeft
\( 1/\sqrt{2}*(1,1,0)\)
e2=(1,-1,0) =>
\( 1/\sqrt{2}*(1,-1,0)\)


e2 staat loodrecht op e1

e3= (0,0,1) ook loodrecht op e1 en e2
\(M=\left( \begin{array}{ccc} 1/\sqrt{2} & 1/\sqrt{2} & 0\\ 1/\sqrt{2} & -1/\sqrt{2} &0 \\0 & 0 & 1 \\ \end{array} \right)\)
en
\(G=\left( \begin{array}{ccc} \cos\Theta & -\sin\Theta & 0\\\sin\Theta & \cos\Theta &0 \\0 & 0 & 1 \\ \end{array} \right)\)
=
\(G=\left( \begin{array}{ccc} 1/2 & -\sqrt{3}/2 & 0\\\sqrt{3}/2 & 1/2 &0 \\0 & 0 & 1 \\ \end{array} \right)\)

\(A=M*G*M^T\)


Waarbij ik
\(A=\left( \begin{array}{ccc} 1/\sqrt{2} & \sqrt{3}/2 & 0\\ -\sqrt{3}/2 & 1/2 &0 \\0 & 0 & -1 \\ \end{array} \right)\)
uitkom,

maar in het boek staat het volgende als oplossing.
\(A=\left( \begin{array}{ccc} 3/4 & 1/4 & \sqrt{3}/(2\sqrt{2})\\ 1/4 & 3/4 &-\sqrt{3}/(2\sqrt{2}) \\-\sqrt{3}/(2\sqrt{2}) & \sqrt{3}/(2\sqrt{2})& 1/2 \\ \end{array} \right)\)
Waar ben ik mis?

Met vriendelijke groeten

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Stel vgl op van de rotatie in E³ over hoek
\( \pi/3 \)
en l de doorsnede van vlakken x=y en z=0
Wat betekent het tweede deel van de vraag precies? Is de rotatieas de lijn met vectorvoorstelling (1,1,0)? Of loodrecht erop?

Berichten: 60

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

In mijn boek staat geschreven:

l is de gegeven as.

l is de doorsnede van de vlakken met vergelijking x=y en z=0

Volgens mij heeft l de volgende parametervergelijking

x=t

y=t

z=0

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Maar als ik het goed begrijp wil jij dan de rotatiematrix G definieren als rotatie om de z-as (immers G(3,3)=1) en dan in een nieuw assenstelsel transformeren (M G MT). Is dat niet wat omslachtig?

Berichten: 60

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

misschien wel maar is deze methode dan verkeerd?

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Methode is juist maar voor mij niet inzichtelijk, ik neem bij transformaties altijd op het verkeerde moment de inverse. Maar jouw M lijkt me juist. Het venijn zit denk ik in de rotatiematrix G. Kun je een vergelijking opstellen als
\(A=M*G*M^T\)


met
\(A=\left( \begin{array}{ccc} 3/4 & 1/4 & \sqrt{3}/(2\sqrt{2})\\ 1/4 & 3/4 &-\sqrt{3}/(2\sqrt{2}) \\-\sqrt{3}/(2\sqrt{2}) & \sqrt{3}/(2\sqrt{2})& 1/2 \\ \end{array} \right)\)
en M= jouw matrix?

Dan krijg je de juiste G, misschien zie je dan direct waar het mis ging. Mocht dat niets opleveren, dan kun je het zelfde proberen met jouw G, dan kun je de juiste M eruit oplossen? Ik ga uitzoeken of ik de juiste matrix zo op kan stellen.

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

naamloos.GIF
naamloos.GIF (2.19 KiB) 668 keer bekeken
Ik neem even als nieuw coordinatenstelsel u,v,w, met M zoals bij jou (toch?)

Als ik roteer om de lijn x=y, krijg ik daarbij een andere G dan jij. Immers, niet z (dus ook w) blijft onveranderd maar u. Dat betekent dat jouw G niet juist kan zijn want die veronderstelt volgens mij dat z en w wel onveranderd blijven... Of zie ik het verkeerd?

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Heb hem inmiddels uitgerekend en hij klopt. Dus gewoon jouw transformatie aanhouden en even rommelen in je rotatie, dan komt het goed. OK?

Berichten: 60

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Ik heb het berekend met de volgende matrices:
\(G=\left( \begin{array}{ccc} 1 & 0 & 0\\ 0 & 1/2 &-\sqrt{3}/(2\sqrt{2}) \\0 & \sqrt{3}/(2\sqrt{2})& 1/2 \\ \end{array} \right)\)
en
\(M=\left( \begin{array}{ccc} 1/\sqrt{2} & 1/\sqrt{2} & 0\\ 1/\sqrt{2} & -1/\sqrt{2} &0 \\0 & 0 & 1 \\ \end{array} \right)\)
Waarbij ik de volgende matrix krijg:
\(A=\left( \begin{array}{ccc} 3/4 & 1/4 & -\sqrt{3}/(2\sqrt{2})\\ 1/4 & 3/4 &\sqrt{3}/(2\sqrt{2}) \\\sqrt{3}/(2\sqrt{2}) & -\sqrt{3}/(2\sqrt{2})& 1/2 \\ \end{array} \right)\)
Dit is ongeveer juist maar als ik in M in de laatste rij de 1 vervang door -1 dan klopt hem.

Is dat omwille de keuze van de vectoren?

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Nee ik denk dat je rotatiematrix nog steeds niet klopt. Als je G transponeert dan krijg je wel het goede antwoord. Ik kreeg eerst hetzelfde antwoord als jij, ik vermoed dat de rotatie van pi/3 rechtsom is gedefinieerd. Misschien een natuurkundevraagstuk?

Er is toch geen enkele reden om aan te nemen dat je transformatiematrix een -1 op de 3,3 positie moet hebben?

Berichten: 60

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

\(G=\left( \begin{array}{ccc} 1 & 0 & 0\\0 & cos\Theta &sin\Theta \\0 & -sin\Theta &cos\Theta\\ \end{array} \right)\)
Is dit dan een links draaiend dan?

Jij vond dit een omslachtige methode is er misschien een veel gemakkelijke methode nu berekent ik alles met GRM maar op het examen is dat niet toegelaten. Het is doenbaar maar het is wel veel rekenwerk.

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Ik ben ingenieur, en mijn ingenieursbreintje heeft bij alles een schets nodig, plus een flink aantal afmetingen of coordinaten, en dan stel ik formules op voor die grootheden. Ik zou aan de hand van mijn schets (zie boven) een uitdrukking hebben opgesteld voor een punt (x,y,z) dat na rotatie om die as terecht komt op (x',y',z').

Deze krijgt de vorm

x'=ax+by+cz

y'=dx+ey+fz

z'=gx+hy+iz

En dan is de transformatiematrix gewoon (a,b,c/d,e,f/g,h,i). Het is ook even vogelen, zeker in 3d ruimten, maar ja twee matrices opstellen (met kans op fouten zoals jij gemerkt hebt), plus twee (3x3) matrixvermenigvuldigingen uitvoeren, dat wordt ook een behoorlijk werk.

Berichten: 60

Re: [lineaire algebra] vergelijking opstellen van rotatie

Oke ik heb het, bedankt voor je tijd en snelle reactie.

Reageer