直角坐标系中向量与三个坐标轴的夹角问题

直角坐标系中向量与三个坐标轴的夹角问题

最近在学习阵列信号处理,发现课件上有一个来波矢量与坐标夹角换算的问题,于是就写了几笔,加以整理得到下面的内容。

设有空间直角坐标系O-XYZ

P点坐标,向量与X轴、Y轴和Z轴的夹角分别为α、β和γ。

根据向量点乘的定义:

其中为两向量的夹角。变形得到

另外,X轴、Y轴和Z轴的单位向量分别为,因此可计算α、β和γ

三个式子取平方和,得到

即:

也就是说,一个向量与空间直角坐标系的三个坐标轴所成夹角余弦的平方和为1。

==========2023.11.12 更新============

【推广】

n维空间直角坐标系中有一点P,坐标,向量与轴的夹角分别为。

轴单位向量分别为:

因此可计算:

``````

``````

n个式子取平方和,得到

即:

也就是说,n维空间直角坐标系中的一个向量与该坐标系的n个坐标轴所成夹角余弦的平方和为1。

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