Матрица преобразования для вращения вокруг произвольной оси

В частности, я не знаю, как подойти к ответу на вопрос Гриффитса 1.9 в его введении в электродинамику:

Найдите матрицу преобразования R, описывающую поворот на 120 градусов вокруг оси из начала координат через точку ( 1 , 1 , 1 ) . Вращение происходит по часовой стрелке, если вы смотрите вниз по оси к началу координат.

На странице Глена Мюррея о вращениях предполагаемый подход - последовательно вращать пространство так, чтобы ось вращения располагалась вдоль оси z. Т , :

Т "=" ( 1 0 0 0 потому что α грех α 0 грех α потому что α ) ( потому что β 0 грех β 0 1 0 грех β 0 потому что β )

выполнить вращение θ ,:

( потому что θ грех θ 0 грех θ потому что θ 0 0 0 1 )

и поверните пространство обратно в исходную ориентацию Т 1 .

Т сначала поворачивает пространство так, чтобы ось вращения находилась в плоскости xz. Во-вторых, он вращает пространство так, что ось вращения лежит вдоль оси z.

Этот подход кажется чрезмерно утомительным, так как это вводный вопрос во вводной главе. Я что-то упустил здесь?

Где я буду действовать в этом подходе, для произвольной оси от начала координат до точки ( а , б , с ) , то мне нужно было бы получить углы α и β следующее.

альфа

α "=" арктический б а

бета

β "=" арктический а потому что α + б грех α с

Ответы (2)

Вы также можете просто сформировать ортогональную (с изменением основы) матрицу, р , с 1 а 2 + б 2 + с 2 ( а , б , с ) как последний ряд, чтобы взять г -ось к ( а , б , с ) . Тогда, если С это вращение вокруг г -ось, наша Т было бы Т "=" р т С р .

См. этот пример .

Намекать:

Глядя вниз по оси к началу координат, вы видите три оси, образующие углы 120 ° . Это вращение есть просто круговая перестановка оси.

Не могли бы вы уточнить? Я вижу, что вы имеете в виду оси x, y и z, образующие углы, только как вывести это алгебраически?
@MusséRedi: сформируйте ортогональный фрейм с помощью г в направлении ( 1 , 1 , 1 ) и найти матрицу замены базиса. Затем спроецируйте ось на плоскость Икс у .
Как ты это делаешь?
Как вы видите три оси, образующие углы 120 , глядя вниз по оси в сторону начала координат?