Quaternion意思

Quaternion是一個數學概念,由愛爾蘭數學家威廉·羅恩·漢密爾頓(William Rowan Hamilton)在1843年提出。它是一種擴展的複數系統,用於描述三維空間中的旋轉和三維向量。

在數學上,一個quaternion是一個由四個部分組成的數:一個實數部分和三個虛數部分。它可以表示為以下形式:

q = w + xi + yj + zk

其中,w、x、y、z是實數,i、j、k是漢密爾頓發明的三個新的基本單位,它們滿足以下關係:

i^2 = j^2 = k^2 = ijk = -1

這意味著i、j、k與實數軸上的i(虛數單位)不同,它們是互為對數的。

在工程和計算機圖形學中,quaternions經常用於表示和操作三維空間中的旋轉,因為它們比使用歐拉角或旋轉矩陣具有一些優勢,比如:

  1. 它們可以避免歐拉角帶來的「萬向鎖」問題。
  2. 它們在表示和計算旋轉時更高效和穩健。
  3. 它們可以更容易地與線性代數中的向量和矩陣進行操作。

在物理學中,特別是在量子力學中,quaternions也被用來表示某些物理量,例如自旋。

總之,quaternion是一個數學概念,它在三維幾何和物理學中有許多套用,特別是在表示和操作旋轉時非常有用。