SLAM基础 - 李群、李代数

"SLAM数学基础"

Posted by xxc on July 19, 2018

群(Group)

群是一种集合加上一种运算的代数结构。把集合记作A,运算记作·,则群可以记作G=(A,·)。 ——群要求这个运算满足以下几个条件:

  • 封闭性:两个集合内的元素相乘仍为集合内:

  • 结合律

  • 幺元:存在集合中一个数a0,是的对任意集合中的数a都存在运算 a0a=aa0=a

  • 逆:对任意集合中的一个数a,存在集合中的一个数a逆,是的aa逆=幺元a0

    常见的群包括整数的加法(Z,+),去掉0后的有理数乘法(幺元为1)(Q\0,*)

e.g.: 矩阵中常见的群有:

1、一般线性群:GL(n)指n*n的可逆矩阵,它们对矩阵乘法成群

2、特殊正交群:SO(n)旋转矩阵群

3、特殊欧式群:SE(n)n维欧式变换

——群结构保证了在群上的运算有良好的性质,

李群是指具有连续(光滑)性质的群,SO(n),SE(n)在实数空间上是连续的。

李代数

每个李群都有与之对应的李代数,李代数描述李群的局部性质,通用的李代数定义如下: 李代数由一个集合V,一个数域F和一个二元运算[ , ]组成,它们满足以下几条性质,

  • 封闭性

  • 双线性:[aX+bY , Z] = a[X , Z] + b[Y , Z]; [Z , aX+bY] = a[Z , X] + b[Z , Y]

  • 自反性:[X , X] = 0

  • 雅克比等价:[X , [Y , Z]] + [Z , [X , Y]] + [Y , [Z , X]] = 0

二元运算被称作李括号

e.g.: 三维向量上定义的叉积x是一种李括号

三维旋转矩阵构成 特殊正交群 SO(3)

变换矩阵构成 特殊欧式群 SE(3)