坐标变换公式
数学公式
坐标变换公式(formula of a coordinates transformation)是线性空间的向量关于不同基的坐标之间的关系式,是解析几何中(不变原点的)坐标变换公式的推广。
基本介绍
设V是域P上n维线性空间,且ε1,ε2,…,εn与ε′1,ε′2,…,ε′n皆是V的基,于是有:
ε′i=ajiεj(i=1,2,…,n).
以ε′i关于基ε1,ε2,…,εn的坐标(a1i,a2i,…,ani)为第i列构成的n阶矩阵(aij)称为由基ε1,ε2,…,εn到基ε′1,ε′2,…,ε′n的过渡矩阵,若α∈V关于基ε1,ε2,…,εn与基ε′1,ε′2,…,ε′n的坐标分别为(x1,x2,…,xn)与(x′1,x′2,…,x′n),则其两坐标间的关系,可由过渡矩阵(aij)表示为
上式称为坐标变换公式。
坐标变换公式的证明
设和是线性空间Vn中的两个基,并且
式(1)可表示为
其中
((2)式中A应为A的转置)式(1)或式(2)称为基变换公式,矩阵A称为由基到基的过渡矩阵
注意:式(1)中各式的系数实际上是基向量在基下的坐标。
坐标变换公式及其证明:
定理1设Vn中一向量ξ在两个基和下的坐标分别是和,若两个基满足关系式(2),则有坐标变换公式:
证明:因为
故由坐标的唯一性,得
反之,设是线性空间Vn的一个基,A是n阶可逆矩阵,使得
成立,可以证明:是Vn的n个线性无关的向量,从而也是Vn的一个基。
证明若数使,
因为线性无关,故必有
但A可逆,即|A|≠0,齐次线性方程组AX=0只有零解,必有,线性无关。
参考资料
最新修订时间:2022-08-26 11:35
目录
概述
基本介绍
坐标变换公式的证明
参考资料