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正交變換

正交變換

設M是對稱矩陣, P是正交矩陣, N=P^tMP 稱為 M的正交變換。 (正交矩陣徠的定義為:P.P^t = E)正交變換既是相似變換,也是相合變換。正交變換不改變M的特徵值。正交變換是保內積的,也即保長度和夾角,則變換前後的圖形全等。正交變換保持向量的長度不變,也保持兩個向量之間的角度不變。所以正交變換又稱為酉變換.

幾何意義


正交變換是保持圖形形狀和大小不變的幾何變換,包含旋轉,軸對稱及上述變換的複合。

代數定義


歐幾里得空間V的線性變換σ稱為正交變換,如果它保持向量內積不變,即對任意的α,β∈V,都有
(σ(α),σ(β))=(α,β)

等價刻畫

設σ是n維歐式空間V的一個線性變換,於是下面4個命題等價
1徠.σ是正交變換
2.σ保持向量長度不變,即對於任意α∈V,丨σ(α)丨=丨α丨
3.如果ε_1,ε_2,...,ε_n是標準正交基,那麼σ(ε_1),σ(ε_2),...,σ(ε_n)也是標準正交基
4.σ在任意一組標準正交基下的矩陣是正交矩陣

正交矩陣

定義:n級實矩陣A稱為正交矩陣,如果A'A=E。(A'表示A的轉置,E是單位矩陣)

分類

設A是n維歐式空間V的一個正交變換σ在一組標準正交基下的矩陣
若丨A丨=1,則稱σ為第一類正交變換,
若丨A丨=-1,則稱σ為第二類正交變換。