为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

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#1 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 苍井吱(苍井吱吱)楼主 »

统一形式应该怎样表达

@huangchong

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苍井吱(苍井吱吱)楼主
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#2 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 苍井吱(苍井吱吱)楼主 »

还有就是为什么平面上的点(a, b)是映射到a + bi

三维空间上的点(a, b, c)却是映射到0 + ai + bj + ck?

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#3 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 huangchong(净坛使者) »

苍井吱 写了: 2025年 10月 22日 11:28

还有就是为什么平面上的点(a, b)是映射到a + bi

三维空间上的点(a, b, c)却是映射到0 + ai + bj + ck?

你这问题太深遂了 似乎几何代数对这个有解释

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#4 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 huangchong(净坛使者) »

苍井吱 写了: 2025年 10月 22日 10:45

统一形式应该怎样表达

@huangchong

如果用旋转矩阵看就很自然 三维旋转矩阵就是三个欧拉角的二维旋转矩阵乘起来 再高次空间也是一样
但是二维空间转轴只有一个 三维空间就有了三个 四维空间会有多少个我都不知道

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#5 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 tiantian2000 »

你们都是什么千老?懂这么多

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#6 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 弃婴千枝 »

苍井吱 写了: 2025年 10月 22日 10:45

统一形式应该怎样表达

@huangchong

你妈的,都怎么学的

前者是矩阵相似变换,从几何学上说,是空间中的矢量不变但是改变坐标系

后者是坐标系不变,但是旋转矢量

效果一样吗?你妈的,当然可以一样,相似变换矩阵可以对应一个unique的旋转矩阵(or if use euler角,对应3个旋转矩阵)

啧啧啧

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#7 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 Caravel »

弃婴千枝 写了: 2025年 10月 22日 14:35

你妈的,都怎么学的

前者是矩阵相似变换,从几何学上说,是空间中的矢量不变但是改变坐标系

后者是坐标系不变,但是旋转矢量

效果一样吗?你妈的,当然可以一样,相似变换矩阵可以对应一个unique的旋转矩阵(or if use euler角,对应3个旋转矩阵)

啧啧啧

三维旋转也是RV,

他第二个应该是用了quaternion表象

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#8 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 弃婴千枝 »

Caravel 写了: 2025年 10月 22日 14:42

三维旋转也是RV,

他第二个应该是用了quaternion表象

第一个是vector不变但是变换坐标系

第二个是坐标系不变但是旋转vector

这是最最关键的区别,两者是等价的,数学上叫什么来着?Isomorphism?
找本群论课本,比如北大物理系写的的群论,就全明白了

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#9 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 Caravel »

弃婴千枝 写了: 2025年 10月 22日 14:43

第一个是vector不变但是变换坐标系

第二个是坐标系不变但是旋转vector

这是最最关键的区别,找本群论课本,比如北大物理系写的的群论,就全明白了

变换坐标如果是夹心形式应该是作用在矩阵上

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#10 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 Caravel »

弃婴千枝 写了: 2025年 10月 22日 14:43

第一个是vector不变但是变换坐标系

第二个是坐标系不变但是旋转vector

这是最最关键的区别,两者是等价的,数学上叫什么来着?Isomorphism?
找本群论课本,比如北大物理系写的的群论,就全明白了

SU(2)和SO(3)

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#11 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 弃婴千枝 »

Caravel 写了: 2025年 10月 22日 14:46

变换坐标如果是夹心形式应该是作用在矩阵上

你在中国没学过群论?
这问题的深入涉及群论,2者是等价的,具体细节我忘了,是不是Isomorphism?

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#12 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 Caravel »

弃婴千枝 写了: 2025年 10月 22日 14:48

你在中国没学过群论?
这问题的深入涉及群论,2者是等价的,具体细节我忘了,是不是Isomorphism?

Homomorphism吧

去年这个版讨论过Clifford algebra怎么表示旋转,用的就是四元数

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#13 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 Caravel »

回答一下楼主,就是你用qvq^{-1}表示的时候,中间的V不是一个普通的实数vector, 而是一个四元数,或者一个2x2复数矩阵,

站内帖子:从reflection和rotation为例看clifford algebra

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#14 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 FoxMe(令狐) »

对,以前讨论过。n维空间的旋转反射有两种方法:一种是在n维空间内用矩阵来做,还有一种是用Clifford algebra, 用一个2n维的巨人来控制n维的小孩。咋看第二种方法是杀鸡用牛刀,但是三维空间的旋转有点特殊,用quaternion比用3x3矩阵快。

Caravel 写了: 2025年 10月 22日 14:55

去年这个版讨论过Clifford algebra怎么表示旋转,用的就是四元数

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#15 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 FoxMe(令狐) »

这个技术比较巧妙,不知道是谁想出来的

苍井吱 写了: 2025年 10月 22日 11:28

三维空间上的点(a, b, c)却是映射到0 + ai + bj + ck?

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#16 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 弃婴千枝 »

FoxMe 写了: 2025年 10月 22日 16:03

这个技术比较巧妙,不知道是谁想出来的

物理里就有,因为SO(3)很不合眼,都是用SU(2)的2x2(比如majorana or weyl spinor), or 4x4 (比如Dirac spinor)来表示

典型的有schrodinger方程,Dirac方程(用4x4矩阵),或者超对称超引力里面的(用2x2矩阵)

这0 + ai + bj + ck中的0叫做booster,也就是平移,对应poincare group

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#17 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 Caravel »

弃婴千枝 写了: 2025年 10月 22日 16:08

物理里就有,因为SO(3)很不合眼,都是用SU(2)的2x2(比如majorana or weyl spinor), or 4x4 (比如Dirac spinor)来表示

典型的有schrodinger方程,Dirac方程(用4x4矩阵),或者超对称超引力里面的(用2x2矩阵)

这0 + ai + bj + ck中的0叫做booster,也就是平移,对应poincare group

su 2到底好在哪里

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#18 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 弃婴千枝 »

Caravel 写了: 2025年 10月 22日 16:47

su 2到底好在哪里

简洁,左右手分开

恰恰世界也是如此,比如刚讨论的lee yang炸药奖,就证明weak interaction只有左手没有右手

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#19 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 huangchong(净坛使者) »

FoxMe 写了: 2025年 10月 22日 16:03

这个技术比较巧妙,不知道是谁想出来的

苏格兰的汉密尔顿,他的出发点就是二维里有复数可以表示旋转,那么怎么把它升到三维去,一开始他觉得应该是需要三个数字,后来想到用4个数字才成功。

苍井吱(苍井吱吱)楼主
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#20 Re: 为什么三维空间的旋转是qvq^{-1}, 二维平面只需要rv?

帖子 苍井吱(苍井吱吱)楼主 »

huangchong 写了: 2025年 10月 22日 12:29

如果用旋转矩阵看就很自然 三维旋转矩阵就是三个欧拉角的二维旋转矩阵乘起来 再高次空间也是一样
但是二维空间转轴只有一个 三维空间就有了三个 四维空间会有多少个我都不知道

我昨天想了这个问题,猜想应该是8个自由度, w + xi + yj + zk + al + bm + cn + do

1阶tensor1个自由度
2阶tensor2个自由度
3阶4个
4阶8个

这样

记得你之前贴过一个quaternion的内容所以@你了

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