坐標變換公式

解析幾何中坐標變換的公式

坐標變換公式(formula of a coordinates transformation)是線性空間的向量關於不同基的坐標之間的關係式,是解析幾何中(不變原點的)坐標變換公式的推廣。

基本介紹


設V是域P上n維線性空間,且與皆是的基,於是有:
以關於基的坐標()為第i列構成的n階矩陣()稱為由基,到基的過渡矩陣,若關於基與基的坐標分別為()與(),則其兩坐標間的關係,可由過渡矩陣()表示為
上式稱為坐標變換公式。

坐標變換公式的證明


設 和 是線性空間中的兩個基,並且 (1)
式(1)可表示為
其中
((2)式中A應為A的轉置)式(1)或式(2)稱為基變換公式,矩陣 A稱為由基 到基 的過渡矩陣。
注意:式(1)中各式的係數 實際上是基向量 在基 下的坐標。
坐標變換公式及其證明:
定理1設中一向量ξ在兩個基 和 下的坐標分別是 和,若兩個基滿足關係式(2) ,則有坐標變換公式:
證明:因為
故由坐標的唯一性,得
反之,設 是線性空間的一個基,A是n階可逆矩陣,使得
成立,可以證明: 是的n個線性無關的向量,從而也是的一個基。
證明若數 使,
因為 線性無關,故必有
但 A可逆,即,齊次線性方程組只有零解,必有,線性無關。