Per
descrivere una trasformazione geometrica possiamo usare il seguente sistema di
coordinate:
stabiliamo la stessa unità di misura sui due assi cartesiani in modo da
formare una griglia a maglia quadrata. Le coordinate dell' origine siano (0,0).
Il vettore rosso,
i (1,0),
di lunghezza unitaria, segue
direzione e verso orizzontale mentre
quello verde,
j(0,1),
pure di lunghezza unitaria,
segue direzione e verso verticale.
I vettori rosso e verde, detti versori, sono i vettori di base per il
sistema di coordinate.
Ogni punto P nel piano si può allora esprimere in modo univoco come
la somma di multipli di i e j: basta scrivere P = x*
i
+ y * j (x ed y sono le usuali coordinate cartesiane di P).
Nell'esempio della figura P = 3i+2j.
Per capire come funziona una trasformazione, basta vedere come essa agisce sui
vettori di base i e j.
Infatti se P è un punto qualsiasi e T una trasformazione, la linearità
ci assicura che
T(P) = T( x * i + y * j) = x * T(i) + y *
T(j).
Dunque, una volta conosciute T(i) and T(j), facilmente possiamo
determinare T(P) per ogni punto P.
Se infatti
T(i) = a * i + d * j
T(j) = b * i + e * j
trasformazione abbreviata come matrice
a b
d e
allora ogni altro punto
P = x*
i
+ y * j si ottiene come prodotto della matrice
infatti
T(P)=
= T(x * i + y * j)=
= x * T(i) + y * T(j)=
= x * (a * i + d * j) + y * (b * i + e * j) =
= (x*a + y*a)i + (x*d + y*e) j
Nella matrice la prima colonna rappresenta le componenti del vettore
trasformato di i, mentre la seconda colonna rappresenta le componenti del
vettore trasformato di j.
ESEMPIO
Nella figura a sinistra
abbiamo traslato l'origine di (3,2) per una migliore comprensione.
i è rappresentato dal segmento orientato OA
j è rappresentato dal segmento orientato OC
T(i) = 4i+j
T(j) = 2i+4j
Nella trasformazione
x'= 4x+2y + c
y'= x+4y + f
il reticolato a maglie quadrate di partenza si trasforma in un reticolato a
maglie formate da parallelogrammi come O'A'B'C'.
I parametri c ed f ci danno le componenti della traslazione.
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