مصفوفات متعامدة ومجموعات متعامدة

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • المصفوفة المتعامدة هي مصفوفة يكون فيها المعكوس مساوياً ل transpose. وقيمتها المحددة هي ±1.
  • يضم المجموعة المتعامدة O(n) جميع المصفوفات المتعامدة ذات الحجم (n,n)، بينما تشمل SO(n) تلك التي يكون محددها مساوياً لـ +1.
  • تعتمد أبعاد المجموعة المتعامدة على بعد الفضاء المُعتبر، مثل زوايا أويلر في الأبعاد الثلاثة.

a4104

4

المصفوفات المتعامدة. مجموعات المصفوفات المتعامدة.

لنعتبر مصفوفة مربعة أ. المصفوفة المُقابِلة تتوافق مع تبادل العناصر المتماثلة بالنسبة للمقاطع، كما هو موضح في الشكل:
(38)

نرمز للمصفوفة العكسية أ-1
وهي تخضع للعلاقة:

أ × أ-1 = 1

من الآن فصاعدًا، لن نكتب رمز × وسنوافق فقط: أ أ-1 = 1. عندما تكون حروف مكتوبة بخط غامض بجانب بعضها، نعتبر أن هذه تتوافق تلقائيًا بضرب مصفوفتين.

مصفوفة متعامدة هي مصفوفة يكون عكسها متطابقًا مع مصفوفتها المُقابِلة.

(38b)

يمكن إثبات أن:
(38c)

وبالتالي، محدد مصفوفة متعامدة هو ± 1.
إنها مصفوفات متعامدة من أي رتبة (n,n). إنها تشكل مجموعات

O(n) O(n) هو مجموعة المصفوفات المتعامدة (n,n).

لنعتبر المصفوفات:
(39)

إنها مصفوفات متعامدة، ومحددتها هو:

det ( ج) = +1

إنها مجموعة فرعية من مجموعة المصفوفات المتعامدة O(2)، وتُسمى "مجموعة المصفوفات المتعامدة الخاصة" SO(2).
لدينا مجموعة مصفوفات متعامدة O(3)، مكونة من مصفوفات متعامدة (3,3)، ومحددتها = ± 1. إنها تحتوي على مجموعة فرعية SO(3) مكونة من مصفوفات متعامدة محددها + 1.

في أبعاد أربعة: لدينا مجموعة المصفوفات المتعامدة O(4) ومجموعتها الفرعية: مجموعة المصفوفات المتعامدة الخاصة SO(4).

في n أبعاد: مجموعة المصفوفات المتعامدة O(n)، مكونة من مصفوفات متعامدة (n,n)، ومحددتها هي ± 1. إنها تحتوي على مجموعة فرعية تُسمى المصفوفات المتعامدة الخاصة SO(n)، محدودة بالمصفوفات المتعامدة التي محددتها + 1.

يمكن إثبات أن بعد مجموعة المصفوفات المتعامدة هو (40)

تطبيق على الفضاء ذي البعدين: بعد المجموعة هو 1.
تطبيق على الفضاء ذي الأبعاد الثلاثة، بعد المجموعة هو ثلاثة (الزوايا الثلاثة لأويلر).
تطبيق على الفضاء ذي الأبعاد الأربعة، يصبح بعد المجموعة ستة.
لقد قمنا بإدخال مجموعة إقليدية خاصة موجهة SE(2):
(41)

التي تجمع بين الدوران والانتقال.
نرمز:
(42)

ثم يمكننا كتابة المصفوفة وتأثيرها على الفضاء:
(43)

ملاحظة:
(44)

في فضاءنا المسطح ذي البعدين، في مستوانا، نجد أشياء مثل:
(45)

مع مراعاة هذه الأشياء الخاصة:
(46)

فهي تنتمي إلى نوع واحد. إذا اخترت أي زوج من هذه الأشياء، يمكنني العثور على عنصر من المجموعة ينقل الأول إلى الثاني، والعكس.
المجموعة الفرعية الثانية من الأشياء:
(47)

تنتمي إلى نوع آخر.
والثالثة أيضًا:
(48)

لكن:
(49)

لا يمكنني العثور على أي توليف من الدوران والانتقال ج الذي ينقل أحدهما إلى الآخر.
هل يمكننا تعديل المجموعة الإقليدية الموجهة لجعل هذا ممكنًا؟

فهرس نظرية المجموعات الديناميكية

النسخة الأصلية (الإنجليزية)

a4104

4

Orthogonal matrixes. Orthogonal groups.

Take a square matrix a. The transposed matrix corresponds to the commutation of the terms which are symmetric with respect to the diagonal, as shown on the figure :
(38)

We write the inverse matrix a-1
It obeys :

a x a-1 = 1

Right now, we will no longer write the sign x and just write : a a-1 = 1 When two bold letters are side to side, we consider that it corresponds automatically to the multiplication of two matrixes.

An orthogonal matrix is a matrix whose inverse identifies to its transposed.

(38b)

One can show that :
(38c)

so that the determinant of an *orthogonal matrix *is ± 1 .
They are orthogonal matrixes of any rank ( n,n) . They form groups

O(n) O(n) is the set of orthogonal matrixes (n,n).

Consider matrixes :
(39)

They are orthogonal matrixes, whose determinant is :

det ( g) = +1

It is a sub-group of the orthogonal group O(2), which is called "special orthogonal group" SO(2).
We have an orthogonal group O(3), composed by (3,3) orthogonal matrixes, whose determinant = ± 1 . It owns a sub-group SO(3) composed by orthogonal matrixes whose determinant is + 1 .

In four dimensions : we have the orthogonal group O(4) and its sub-group : the special orthogonal group SO(4).

n dimensions : orthogonal group O(n), composed by (n,n) orthogonal matrixes, whose determinant is ± 1 . It owns a sub group, called Special orthogonal SO(n) limited to orthogonal matrixes whose determinant is + 1.

One can show that the dimension of an orthogonal group is (40)

Applying to two dimensional space : the dimension of the group is 1.
Applying to three dimensional space, the dimension of the group is three ( the three Euler's angles ).
Applying to four dimensional space, the dimension becomes six.
We have introduced the oriented Special Eulclid's group SE(2):
(41)

Which combined rotations and translation.
Call :
(42)

Then we can write the matrix and the action on space :
(43)

Remark :
(44)

In our 2d flat space, in our plane, we find objects like :
(45)

Considering these peculiar objects :
(46)

they belong to a species. If I take any couple of those object, I can find and element of the group which carries the first onto the second, and vice-versa.
The second sub-set of object :
(47)

belongs to another species.
The third, too :
(48)

But :
(49)

I cannot fing any combination rotation a plus translation c that put one on the other.
Can we modify oriented Euclid's group in order to make this possible ?

Index Dynamic Groups Theory