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Kurs

Drehung mittels Matrizen

6Herleitung der Abbildungsgleichung (1/2)

Der Punkt PP wird mit dem Winkel α\alpha um den Ursprung gedreht.

Welche Koordinaten hat jetzt der neue Punkt PP' ?

Um diese Frage beantworten zu können, benötigt man die Abbildungsgleichung der Drehung. Diese wird im folgenden hergeleitet:

Zuerst bestimmt man die Koordinaten des Hilfspunktes QQ', der durch Drehung des grünen Dreiecks entsteht:

xQ=xcosα  (x_{Q'} = x \cdot \cos \alpha \ \ (% da rechtwinkliges Dreieck mit Hypotenuse OQ=x)\overline{OQ'} = x)

yQ=xsinα  (y_{Q'} = x \cdot \sin \alpha \ \ (% da rechtwinkliges Dreieck mit Hypotenuse OQ=x)\overline{OQ'} = x)

Q(xcosαxsinα)\Rightarrow Q' (x \cos \alpha| x\sin \alpha)

Hilfpunkt Q

Um die Koordinaten von PP' zu berechnen, läuft man zuerst vom Ursprung OO zum Hilfspunkt QQ' und dann weiter zu PP'. Man bildet also eine Vektorkette:

OP=OQ+QP\overrightarrow{OP'} = \overrightarrow{OQ'} + \overrightarrow{Q'P'}

Den Vektor QP\overrightarrow{Q'P'} erhält man mit Hilfe der Polarkoordinaten:

QP=(ycos(α+90°)ysin(α+90°))\displaystyle \overrightarrow{Q'P'}= \begin{pmatrix} y \cos (\alpha +90°)\\ y \sin (\alpha + 90°) \end{pmatrix}

(xy)=(xcosαxsinα)+(ycos(90°+α)ysin(90°+α))\displaystyle \begin{pmatrix}x' \\ y'\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}x \cos \alpha \\ x \sin \alpha\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}y \cos (90°+ \alpha) \\ y \sin (90° + \alpha)\end{pmatrix}
Koordinaten von P'

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