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第2课 回顾线性代数

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图形学
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Vectors 向量
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Dot product 点乘
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点乘的结果是一个数字,给定两个向量可以计算出向量间的夹角,在图形学中可以用来计算一个向量在另一个向量上的投影5 $$ \vec{a}\cdot\vec{b} = \Vert\vec{a}\Vert\Vert\vec{b}\Vert\cos\theta \ \cos\theta = \frac{\vec{a}\cdot\vec{b}}{\Vert\vec{a}\Vert\Vert\vec{b}\Vert} $$ 对于单位向量 $$\cos\theta = \hat{a}\cdot\hat{b}$$

向量满足交换律,分配律和结合律,在坐标系中可以使用行列式计算

Cross product 叉乘
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给定两个向量进行叉乘,可以获得垂直于这两个向量构成平面的一个向量,使用右手定则(右手螺旋定则,四指代表旋转方向)可以获得该向量的方向,叉乘不满足交换律

在一些图形库中,$$\vec{x}\cdot\vec{y}$$ 如果得到是 $$-\vec{z}$$ 说明该图形库采用的是左手坐标系,反之则是右手坐标系,如 Unity,Unreal 等都是左手坐标系

Matrices 矩阵
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矩阵可以用来描述一些变换

Matrix-Matrix Multiplication 矩阵的乘积
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满足矩阵相乘的条件必须是,A 矩阵的列等于 B 矩阵的行 (M * N)(N * P) = (M * P) $$ \begin{pmatrix} a & b \newline c & d \newline e & f \end{pmatrix} \begin{pmatrix} a & b & c & d\newline e & f & g & h \end{pmatrix} $$

简单计算矩阵乘积的方式,计算的结果是一个 (M * P) 的矩阵,如果想求得结果矩阵中 m 行 n 列元素的值,可以取 M 矩阵中 m 行和 P 矩阵中 n 列进行点积运算(转成列向量处理)

矩阵运算不满足交换律,但是满足结合律和分配律

Matrix-Vector Multiplication 矩阵和向量相乘
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矩阵在左,向量在右(列向量)

Transpose of a Matrix 矩阵的变换
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矩阵转置,即交换行列 $$ \begin{pmatrix} a & b \newline c & d \newline e & f \end{pmatrix}^\Tau= \begin{pmatrix} a & c & e\newline b & d & f \end{pmatrix} $$ 穿脱原则:矩阵乘积的转置等于后一个矩阵的转置乘以前一个矩阵的转置 $$ \large({AB})^\Tau = B^\Tau A^\Tau $$

Identity Matrix and Inverses 单位矩阵和逆
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单位矩阵是一个对角阵,对角线上全为 1 其它为 0,矩阵和矩阵的逆的乘积是一个单位矩阵

Akarin_lin
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Akarin_lin
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