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1[컴퓨터응용가공산업기사 필기] 18년 3회차

2차원 평면상에서 물체를 θ만큼 반시계방향으로 회전변환하려고 한다. 이 경우 다음 2차원 변환행렬의 요소 중 c의 값은?

[x′y′1]=[xy1](ab0cd0ef1)\begin{bmatrix} x' & y' & 1 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} x & y & 1 \end{bmatrix}\begin{pmatrix} a & b & 0 \\ c & d & 0 \\ e & f & 1 \end{pmatrix}

1
cosθ
2
sinθ
3
-sinθ
4
-cosθ
해설

행벡터에 행렬을 오른쪽으로 곱하는 규약이므로 전개하면 x′=ax+cyx'=ax+cy, y′=bx+dyy'=bx+dy 이다. θ만큼 반시계로 돌리면 x′=xcos⁡θ−ysin⁡θx'=x\cos\theta-y\sin\theta 이므로, y에 곱해지는 자리인 c=−sin⁡θc=-\sin\theta 이다.

같은 방식으로 y′=xsin⁡θ+ycos⁡θy'=x\sin\theta+y\cos\theta 와 견주면 a=cos⁡θa=\cos\theta, b=sin⁡θb=\sin\theta, d=cos⁡θd=\cos\theta 가 된다. 즉 회전 성분은 (cos⁡θsin⁡θ−sin⁡θcos⁡θ)\begin{pmatrix}\cos\theta & \sin\theta \\ -\sin\theta & \cos\theta\end{pmatrix} 이다.

정리하면 cosθ는 대각선 자리인 a와 d에 들어가고, 부호 없는 sinθ는 b 자리에 들어간다. 셋째 행의 e와 f는 평행이동 성분이므로 회전만 하는 경우에는 0이 된다.

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