Svmmarivm
Haec lectio omnem matricem dvorvm versvvm et dvarvm colvmnarvm interpretatvr vt transformationem plani, eam scilicet qvae qvodqve , vt colvmnam scriptvm, in vectorem transfert. Ostendit has transformationes esse ipsas lineares et qvamqve determinari imaginibvs dvorvm vectorvm basis canonicae, qvae svnt colvmnae matricis eivs. Hoc principio matrices invenit conversionvm, proiectionvm in rectas per originem transevntes et reflexionvm in eisdem rectis, homothetiarvm et obliqvationvm. Demonstrat transformationes componere idem esse ac matrices earvm mvltiplicare, vnde seqvvntvr additio angvlorvm dvarvm conversionvm, id qvod dvae reflexiones compositae conversionem efficivnt angvli dvpli eivs qvi inter rectas earvm est, et id qvod reflexiones generatim non commvtantvr. Determinans interpretatvr vt factorem qvo transformatio areas mvltiplicat, cvm signo negativo vbi orientationem invertit, et transformationes biiectivas describit vt eas qvarvm determinans nvllvm non est. Finit rotationem axivm aeqvationis generalis secvndi gradvs forma matriciali rescribens.
Proposita discendi
- Matricem vt transformationem linearem plani agnoscere et matricem transformationis ex imaginibvs vectorvm basis canonicae invenire.
- Matrices conversionvm, proiectionvm, reflexionvm, homothetiarvm et obliqvationvm scribere et dedvcere, et effectvm matricis datae geometrice describere.
- Demonstrare compositionem transformationvm prodvcto matricvm respondere, idqve ad compositionem conversionvm et reflexionvm adhibere.
- Determinans vt factorem areae et orientationis interpretari, diivdicare qvando transformatio invertibilis sit, et rotationem axivm aeqvationis secvndi gradvs matricibvs exprimere.
Matrices vt transformationes
In lectione cvrsvs Algebra et Geometria I de vectoribvs in plano vector definitvs est vt par ordinatvm nvmerorvm realivm, et in lectione de matricibvs et operationibvs cvm matricibvs definitvm est prodvctvm matricis per aliam, versvs in colvmnam. Si par vt colvmna scribitvr, id est vt matrix dvorvm versvvm et vnivs colvmnae, matrix dvorvm versvvm et dvarvm colvmnarvm id mvltiplicare potest, et qvod efficitvr alia colvmna dvorvm elementorvm est, id est alivs vector. Hoc modo qvaeqve matrix pvncta plani movet, et algebra matricvm significationem geometricam acqvirit. Posthac par cvm colvmna elementorvm et identificamvs, et et vectores basis canonicae appellamvs, ita vt omnis vector scribatvr .
Transformatio plani est fvnctio qvae cviqve vectori plani alivm vectorem plani attribvit. Si est matrix dvorvm versvvm et dvarvm colvmnarvm, transformatio matricis ea est qvae cviqve prodvctvm attribvit.
Exempli gratia, matrix elementorvm , , et pvnctvm in pvnctvm transfert: planvm in directione horizontali ad dvplvm extendit et in verticali ad triplvm. Transformationes matricis proprietatem habent qvae eas a ceteris fvnctionibvs plani distingvit, qvaeqve definitione infra posita exprimitvr.
Transformatio plani linearis est si svmmam vectorvm et prodvctvm vectoris per nvmervm servat: pro omnibvs et plani et omni nvmero reali dvae aeqvalitates infra positae valent.
Omnis transformatio matricis linearis est, et colvmnae matricis eivs svnt imagines vectorvm basis canonicae: prima est imago ipsivs , altera ipsivs . Vicissim, omnis transformatio linearis plani est transformatio vnivs matricis, eivs scilicet qvae colvmnas habet et .
Adhibentvr distribvtivitas prodvcti matricvm et eivs congrventia cvm mvltiplicatione per nvmervm, in lectione de matricibvs et earvm operationibvs demonstratae. Figvra transformationem matricis colvmnarvm et seqvitvr.
Demonstratio
Sit matrix et eivs transformatio. Distribvtivitas et congrventia cvm mvltiplicatione per nvmervm dvas condiciones linearitatis praebent; in figvra, parallelogrammvm qvod et efficivnt in id transfertvr qvod imagines eorvm efficivnt.
Imaginem ipsivs compvtamvs: versvs in colvmnam mvltiplicando, ex qvoqve versv ipsivs solvm primvm elementvm valet.
Eodem modo, in imagine ipsivs solvm altervm elementvm cvivsqve versvs valet.
Sit nvnc transformatio linearis qvaelibet, et sit matrix cvivs colvmnae svnt et . Scribimvs et linearitatem adhibemvs; per dvos gradvs svpra positos, et . In figvra, reticvlvm plani in reticvlvm parallelogrammorvm transfertvr.
Si alia matrix qvoqve pro omni impleret, colvmnae ipsivs , qvae svnt et , cvm eis ipsivs congrverent; matrix vnica est.
Theorema stvdivm transformationis linearis ad stvdivm dvorvm vectorvm redigit: vt matrix cognoscatvr, satis est scire qvo eant et , et vt sciatvr qvid matrix faciat, satis est colvmnas eivs legere. Ex linearitate praeterea complvres proprietates geometricae seqvvntvr. Origo fixa manet, qvia ; ideo translationes, qvae originem movent, lineares non svnt. Recta aeqvationis vectorialis , in lectione cvrsvs I de vectoribvs tractata, in copiam pvnctorvm transfertvr, qvae recta est si nvllvs non est, et vnvm pvnctvm si nvllvs est. Eodem modo segmentvm in segmentvm vel in pvnctvm transfertvr, rectae parallelae in rectas parallelas vel in pvncta, et qvadratvm verticvm , , et , qvod qvadratvm vnitarivm appellabimvs, in parallelogrammvm transfertvr, fortasse complanatvm, qvod dvae colvmnae matricis efficivnt.
Argvmentvm oneratvr…