会把原2D图形相对原点逆时针旋转30度。
4.初等变换的几何意义由前面叙述的部分几何意义我们很快就能看出初等变换的几何含义了
交换矩阵的两行(列):改变向量在矩阵中的排列顺序,当矩阵表示图形时,此操作对图形没有影响,因而矩阵张成的空间维数(秩)不变,但是当矩阵代表向量空间时,会改变此坐标系的手性,当计算方阵的行列式时,会改变其符号;
以一个非零数k乘矩阵的某一行(列):即对矩阵中某一向量进行伸缩变换,整个矩阵代表的图形对应发生变化,由于k不能为0,所以矩阵张成空间的维数(秩)不变,方阵张成的平行几何体的空间积(行列式)变成原来的k倍
把矩阵的某一行(列)的k倍加于另一行(列)上:对矩阵中某一向量做线性叠加,且新向量终点总是在另一向量的平行线上,所以对任意矩阵,图形产生了剪切变形,由于剪切变形不会使向量重叠或缩为0,所以张成空间的维数也不变;对于方阵,由前面几何推导克拉默法则的过程知道,如果把某一向量加上矩阵内另一向量的k倍,由于新向量和原向量相对其余向量组成的平行体的高不变,所以方阵对应的平行几何体的空间积不变(行列式不变),
例如在matlab中用矩阵
作用下面左图对应的矩阵(第三行乘以0.2,即缩短z方向坐标5倍),得到的新图形如下右图所示
Matlab程序如下,可以动手试一试,还可修改其中的变换矩阵以得到不同效果
x=0:0.1:5;
y=x
;[x y]=meshgrid(x,y); %构造网格z=sin(x).cos(y).x.y;
surf(x,y,z); %绘制原图形
x=reshape(x,2601,1);
y=reshape(y,2601,1);
z=reshape(z,2601,1);
m=[x y z]; %几何图形对应的n3矩阵
t=[1 0 0;0 1 0;0 0 0.2]; %变换矩阵
m=m*t; %进行变换
x=m(:,1);
y=m(:,2);
z=m(:,3);
x=reshape(x,51,51);
y=reshape(y,51,51);
z=reshape(z,51,51);
figure;
surf(x,y,z) %绘制变换后的图形
然后我们把变换矩阵修改为
即把第二行乘以2加到第一行,由上述分析知道这样会把原图形沿y方向剪切变形,剪切量为对应x坐标的二倍,实际效果如下图所示,这里我们取俯视角以观察x-y面的情形,从右图可以看出理论分析是正确的(注意观察变换前后的y向坐标值)