例如,按照y, x, z轴的顺序进行外旋,与按照z, x, y轴的顺序进行内旋是等效的。
很多人在证明这一点时,会类似这样描述:
现在我们先仅考虑绕两个轴旋转的情况,而不是绕三个轴旋转的情况。
例如,在内旋的情况下,若先绕z轴进行旋转,再绕y轴进行旋转,其旋转矩阵分别为R_z与R_y',则复合旋转矩阵为R_y' · R_z。其中,y'表示原本的y轴在绕z轴旋转之后的坐标轴向量,即有y'=R_z · y。
在外旋的情况下,若要实现与上面等效的旋转,就需要先绕y轴旋转,再绕z轴旋转,则复合旋转矩阵为R_z · R_y 。
也就是说,我们要尝试证明“R_y' · R_z = R_z · R_y”。
而R_y'=R_z · R_y · R_z^-1,
所以左式R_y' · R_z=(R_z · R_y · R_z^-1) · R_z=R_z · R_y。
这一切看起来都很顺利,但为什么有R_y'=R_z · R_y · R_z^-1?