Rotation nichtlinearer Funktionen

Erste Frage Aufrufe: 794     Aktiv: 19.04.2020 um 13:41

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Hi,

folgendes Problem: Zum Rotieren kann man für lineare Gleichungen eine Rotationsmatrix anwenden. Ich komme aber leider nicht dahinter, wie man beispielsweise eine Parabel für x€[0,unendlich) um den Ursprung rotieren kann. Muss man das Koordinantensystem inklusive Funktion in einem zweiten Koordinatensystem rotieren? Gibt es etwas ähnliches zur Rotationsmatrix? Gibt es vielleicht die Möglichkeit, eine nichtlineare Funktion doch irgendwie vektoriell aufzuschreiben?

 

 

Vorab schonmal vielen Dank für die Hilfe

gefragt

Student, Punkte: 17

 

Es ist völlig egal, was du rotieren lässt, das geht immer mit einer Rotationsmatrix. Schreib mal auf, wie du das bei der lineare Gleichung machst, dann kann ich dir sagen, wie du das auf Parabeln übertragen kannst.   ─   digamma 19.04.2020 um 10:42

Ich würde eine lineare Funktion als Vektor aufschreiben und das mit der entsprechenden Rotationsmatrix multiplizieren. Im zweidimensionalen also

{(cosφ, sinφ),(-sinφ,cosφ)}*{x,y}
  ─   katooo 19.04.2020 um 10:54
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1 Antwort
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Hier mal als Beispiel, wie du die Normalparabel \(f(x)=x^2\) um 90° rotieren kannst mit Hilfe der Rotationsmatrix. Erstmal schreiben wir die Funktion als Vektor auf:

\(\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}x\\x^2\end{pmatrix}\).

Jetzt rotieren wir den Vektor mit Hilfe der Rotationsmatrix und erhalten

\(\begin{pmatrix}x'\\y'\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}x\cos(90°)-x^2\sin(90°)\\x\sin(90°)+x^2\cos(90°)\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}-x^2\\x\end{pmatrix}\).

Jetzt müssen wir y' noch in Abhnängigkeit von x' aufschreiben. Aus \(x'=-x^2\) folgt \(x=\sqrt{-x'}\) da ja \(x\in[0,\infty)\). Und wenn man das jetzt für y' einsetzt erhält man

\(y'=x=\sqrt{-x'}\).

Also ist die um 90° rotierte Parabel gegeben durch die Funktion \(y=\sqrt{-x}\) was nix anderes ist als die an der x-Achse gespiegelte Wurzelfunktion.

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Alles klar. Ich habe das jetzt mal auf die Parabel y=ax²+bx+c angewandt.
Als Ergebnis kommt dann folgendes raus (entschuldige den Link. Ich wollte ein Bild senden, aber ohne Erfolg)

https://www.wolframalpha.com/input/?i=x%5E2*a*sin%28%CF%86%29%2Bx*%28b*sin%28%CF%86%29%2Bcos%28%CF%86%29%29%2Bc*sin%28%CF%86%29%3Dk

Hier ist k=x' in Anlehnung an deinen Hinweis.

Die restlichen Schritte sind dann selbsterklärend. Danke für die Starthilfe.
  ─   katooo 19.04.2020 um 13:41

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