图1: $x_1$ 轴在 $\{0\}$ 系下的投影
(绕 $y_0$ 轴旋转 $\theta$ 角,仅绘制 $x_1$ 轴投影虚线)
$x_1$ 在 $\{0\}$ 下表示为 ${}^0 x_1$:
$$ \begin{bmatrix} \cos\theta \\ 0 \\ -\sin\theta \end{bmatrix} $$
图2: $y_1$ 轴在 $\{0\}$ 系下的投影
(绕 $y_0$ 轴旋转 $\theta$ 角,无投影虚线)
$y_1$ 在 $\{0\}$ 下表示为 ${}^0 y_1$:
$$ \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{bmatrix} $$
图3: $z_1$ 轴在 $\{0\}$ 系下的投影
(绕 $y_0$ 轴旋转 $\theta$ 角,仅绘制 $z_1$ 轴投影虚线)
$z_1$ 在 $\{0\}$ 下表示为 ${}^0 z_1$:
$$ \begin{bmatrix} \sin\theta \\ 0 \\ \cos\theta \end{bmatrix} $$
完整的绕 $y$ 轴旋转矩阵 (Rotation Matrix $R_y$)
将 $\{1\}$ 系的基向量排成列向量,即可构成完整的旋转矩阵
$x_1$ 在 $\{0\}$ 下表示为 ${}^0x_1$:
$$ \begin{bmatrix} \cos\theta \\ 0 \\ -\sin\theta \end{bmatrix} $$
$y_1$ 在 $\{0\}$ 下表示为 ${}^0y_1$:
$$ \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{bmatrix} $$
$z_1$ 在 $\{0\}$ 下表示为 ${}^0z_1$:
$$ \begin{bmatrix} \sin\theta \\ 0 \\ \cos\theta \end{bmatrix} $$
$$
{}^0R_1 = R_y(\theta) =
\begin{bmatrix} {}^0x_1 & {}^0y_1 & {}^0z_1 \end{bmatrix} =
\begin{bmatrix}
\cos\theta & 0 & \sin\theta \\
0 & 1 & 0 \\
-\sin\theta & 0 & \cos\theta
\end{bmatrix}
$$