09/04/13 00:22:07
直交行列Ｔ (det(Ｔ)=1) のオイラー表示について
(方針)
直交行列Ｔ (det(Ｔ)=1) が定点のまわりの剛体の回転を表わすことを使って、ベクトル計算する。
剛体の運動学における〔オイラーの定理〕
Euler's theorem (in rigid-body kinematics)
定点のまわりの剛体の回転は、定点を通る固定軸のまわりの回転θで達せらせる。
固定軸の向きに、長さ sin(θ/2) のベクトル ｑ↑ をとる。
|ｑ↑| = sin(θ/2),
ｅ = ｑ/|ｑ| = ｑ/sin(θ/2),
は単位ベクトル。しからば、
Ｔ(ｒ) = ｅ(ｅ・ｒ) + cosθ･{ｒ－ｅ(ｅ・ｒ)} + sinθ･(ｅ×ｒ)
= 2ｑ(ｑ・ｒ) + cosθ･ｒ + 2cos(θ/2)･(ｑ×ｒ),
右辺をテンソル成分で表わせば、オイラー表示
[ p^2 +q^2 -r^2 -s^2, -2ps + 2qr, 2pr + 2qs ]
[ 2ps + 2qr, p^2 -q^2 +r^2 -s^2, -2pq + 2rs ]
[ -2pr + 2qs, 2pq + 2rs, p^2 -q^2 -r^2 +s^2 ]
が出る。ここに、p=cos(θ/2), (q,r,s) はｑの成分。