Unity关于图形学的基础知识-向量的运算(二)

   (1) 线性代数:数学中专门研究向量的分支称作线性代数

   (2)符号约定:标量用斜体的小写字母表示;向量用小写黑粗体字母表示;矩阵用大写的黑粗体表示。

   (3)零向量:

任何集合都存在加性单位元x,对集合中任意元素y,都满足y+x=y;

n维向量集合的加性单位元就是n维“零向量”;

    零向量非常特殊,因为它是唯一一个大小为零的向量,对于其他任意数m,存在无数多个大小(模)为m的向量,它们构成一个圆;

零向量也是唯一一个没有方向的向量。

(4)向量的大小:(在线性代数中,向量的大小用向量两边加双竖线表示),大小是向量的每个分量的平方和开根; 

  (5)标量和向量的乘法:

虽然标量和向量不能相加,但可以相乘,结果将得到另一个向量,与原向量平行,长度不同或方向相反。

    运算法则:标量与向量的每个分量相乘;

        注意:标量不能除以向量,同时向量也不能除以向量。

  (6)标准化向量:对于许多向量,我们只关心它的大小而不关心其方向

求标准化向量,将向量除以它的模即可;

零向量不能被标准化。

注意:如果两个向量的维数相同,那么它们能相加减;向量减法中箭头指向谁,谁就是被减数。

 (7)向量点乘(内积)

标量和向量可以相乘,两个向量之间也可以相乘,有两种不同的向量的乘法

术语“点乘”来自记法a·b的点号,与标量和向量的乘法一样,向量点乘的优先级高于加减法,标量乘法和标量与向量的乘法经常可以忽略乘号,但在向量点乘中不能忽略点号。

向量点乘就是对应分量乘积的和,其结果是一个标量。

    几何解释:一般来说,点乘结果描述了两个向量的相似程度,点乘的结果越大,两向量越接近。

计算两个向量的夹角:

如果不需要Q的确切值而只是知道向量a与向量b夹角的类型,可以只取点乘结果的符号。

  向量大小并不影响点乘符号的结果,如果向量a和向量b任意一个为零向量,那么a·b的结果为零;

  点乘对零向量的解释是:零向量和任意其他向量都垂直,因为结果为0,角度为90°

(8)向量的投影:

给定两个向量V和N,能将V分解为两个向量,一个平行于N向量,一个垂直于N向量,一般称平行向量为在N向量上的投影。

(9)向量的叉乘:

另一种向量乘法称作叉乘或叉积。仅用于3D向量,和点乘不一样,点乘得到的是一个标量,并满足交换律,向量的叉乘得到的仍是一个向量并不满足交换律。


叉乘的优先级高于点乘(因为点乘返回的是一个标量,标量和向量不能叉乘)

叉乘得到的向量垂直于原来两个向量组成的平面。

已经证明了向量a与向量b的叉乘垂直于它们,但是垂直有两个方向,如何确定它们的方向?通过将向量a的头与向量b的尾连接,并检查从向量a到向量b是顺还是逆时针,能够确定其方向,在左手坐标系中,如果是顺时针,那么叉乘的方向指向您,否则方向远离您,用右手坐标系则相反。


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