定义

矩阵:个数排成一个m行n列的数表,称为一个矩阵。
矩阵的行数和列数不一定相等。
符号:

同型矩阵:矩阵A与B是同型矩阵 A与B的行数相等,列数也相等。
例如
与是同型矩阵

矩阵相等:矩阵A与B相等A=B

矩阵的加法

两个同型的矩阵相加,就是对应位置的元素相加
即

则

相减同理。

矩阵的数乘

数k乘以矩阵A,就是用数k乘以矩阵A的每一个元素.

矩阵的乘法

只有当左边矩阵的列数等于右边矩阵的行数,两个矩阵才可以相乘
乘积矩阵AB的行数 = 左边矩阵A的行数。
乘机矩阵AB的列数 = 右边矩阵B的列数

如

中间相等(判断两个矩阵是否可以相乘),取两头(乘机矩阵的形状)

  1. 矩阵的乘法不满足交换律
    AB有意义,BA可能无意义

当AB,BA都有意义时,AB,BA不一定相等.

  1. 矩阵的乘法不满足消去律
  2. 两个非零矩阵的乘积可能是零矩阵
    若AB=0,推不出A=0或B=0

矩阵的乘法不满足交换律,矩阵乘积要注意次序,分左乘还是右乘。
AB——A左乘B
BA——A右承B

单位矩阵

AE=A,EA=A;其中 E 为单位矩阵
单位矩阵E在矩阵乘法中相当于数乘1

矩阵的转置

将矩阵A的各行依次变为列后得到的矩阵,即为A的转置矩阵。

矩阵对向量变换

Scale Matrix

Linear Transforms

线性变换 Linear Transforms(of the same dimension) important

缩放矩阵

Drawing 2025-08-07 00.15.20.excalidraw

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Excalidraw Data

Text Elements

S

0.5

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渲染矩阵

Drawing 2025-08-07 00.25.29.excalidraw

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Excalidraw Data

Text Elements

R

45

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以上这些变换都是 Linear Transforms
可以写成

我们发现有一个问题
Translation1 cannot be represented in matrix form
平移 无法用一个矩阵表示。这不是一个线性变换(一个向量乘以一个矩阵的形式)

引入 Homogeneous Coordinates (齐次坐标)

Homogeneous Coordinates

add a third coordinate (w-coordinate)

Matrix representation of translations 平移的矩阵表示形式

scale

rotation

translation

Transform Ordering Matter

Matrix multiplication is not commutative
矩阵的乘法不满足交换律

例如这两个矩阵不能交换位置。先平移,再旋转。

Footnotes

  1. formal or technical the process of moving something from one place to another; the translation of the relics of St Thomas of Canterbury. 坎特伯雷圣托马斯的遗骸移葬。 ↩