🧪 几何代数实验室

从数感到 PGA · 五阶段渐进式学习

代数·几何·运动 统一闭环 0→2→1→3→4

✅ 第一优先级 线性代数/几何代数 📐 三维可视化 ⚡ 实时旋量插值
⚡ 进入主实验室 · 三维旋量沙盘 ⚡

当前唯一活跃场景 · 基于 Babylon.js

📐 五阶段数学闭环路径

第一阶段 基础预备 · 20课

数感 · 方程 · 向量萌芽 · 运动引入

0代数/方程
2代数方法
1几何图形
3运动
4新代数
  • 1.1.1 集合的定义与表示
  • 1.1.2 集合运算:并、交、差
  • 1.1.3 笛卡尔积与关系
  • 1.1.4 集合恒等式与证明
  • 1.2.1 命题逻辑基础
  • 1.2.2 谓词逻辑与量词
  • 1.3.1 函数定义与性质
  • 1.3.2 复合函数与反函数
  • 1.4.1 极限的ε-δ定义
  • 1.4.2 极限计算与性质
  • 1.4.3 导数定义与几何意义
  • 1.5.1 数列的概念
  • 1.5.2 数列的极限
  • 1.5.3 部分和与级数初步
  • 1.6.1 点与坐标
  • 1.6.2 向量的初步概念
  • 1.6.3 向量加法与数乘
  • 1.6.4 向量长度与方向
  • 1.7.1 数轴平移与运动综合
  • 1.7.2 阶段复习与项目
建设中
第二阶段 二维 GA & 复数 · 22课

复数 · 旋量 · 贝塞尔 · 统一旋转

0复数/旋量
2几何积/欧拉公式
1复平面/双向量
3乘法旋转/参数运动
4旋转后坐标/新曲线
  • 2.1.1 角度与弧度
  • 2.1.2 正弦、余弦、正切定义
  • 2.1.3 三角恒等式
  • 2.2.1 笛卡尔坐标与极坐标
  • 2.2.2 球面坐标
  • 2.2.3 柱面坐标
  • 2.3.1 线性插值Lerp
  • 2.3.2 球形插值Slerp
  • 2.4.1 伯恩斯坦基函数
  • 2.4.2 二次贝塞尔曲线
  • 2.4.3 三次贝塞尔曲线
  • 2.4.4 贝塞尔曲线的导数
  • 2.5.1 复数定义与运算
  • 2.5.2 复数的模与共轭
  • 2.5.3 极坐标表示与欧拉公式
  • 2.5.4 复数乘法作为旋转
  • 2.6.1 二维GA基与几何积
  • 2.6.2 向量与双向量
  • 2.6.3 旋量构造
  • 2.6.4 旋量旋转公式
  • 2.7.1 二维旋量沙盘
  • 2.7.2 贝塞尔曲线综合
建设中
第三阶段 三维 & 矩阵/四元数 · 32课

空间向量 · 变换 · Slerp

0向量/矩阵/四元数
2点积/叉积/逆/Slerp
1箭头/平面/旋转轴
3复合变换/Slerp插值
4新向量/姿态/矩阵
  • 3.1.1 向量空间公理
  • 3.1.2 三维向量表示
  • 3.1.3 向量加法与数乘
  • 3.1.4 向量长度与单位化
  • 3.2.1 点积定义与性质
  • 3.2.2 点积几何意义
  • 3.2.3 正交与平行判定
  • 3.3.1 叉积定义
  • 3.3.2 叉积几何意义
  • 3.3.3 叉积性质
  • 3.4.1 矩阵定义与运算
  • 3.4.2 矩阵乘法
  • 3.4.3 矩阵的转置、逆
  • 3.5.1 齐次坐标
  • 3.5.2 平移矩阵
  • 3.5.3 旋转矩阵
  • 3.5.4 缩放矩阵
  • 3.5.5 组合变换
  • 3.6.1 特征值与特征向量定义
  • 3.6.2 特征方程
  • 3.6.3 特征分解
  • 3.6.4 PCA应用
  • 3.7.1 正交矩阵
  • 3.7.2 旋转矩阵的正交性
  • 3.8.1 透视投影矩阵
  • 3.8.2 正交投影矩阵
  • 3.9.1 特征分解复习
  • 3.9.2 奇异值分解SVD
  • 3.10.1 四元数定义
  • 3.10.2 四元数乘法
  • 3.10.3 四元数与旋转
  • 3.10.4 四元数插值Slerp
  • 3.11.1 三维变换沙盘
建设中
第四阶段 三维 GA Cl(3,0) · 16课

多向量 · 旋量 · 反射与旋转

0基/多向量/旋量
2几何积/指数映射
1向量/双向量/三向量
3反射/两次反射/旋量作用
4新多向量/旋量
  • 4.1.1 Cl(3,0)基与几何积
  • 4.1.2 多向量表示
  • 4.1.3 几何积性质
  • 4.2.1 向量的逆
  • 4.2.2 反射公式
  • 4.3.1 双向量与旋转平面
  • 4.3.2 旋量定义
  • 4.3.3 指数映射
  • 4.3.4 旋量旋转
  • 4.4.1 两次反射合成旋转
  • 4.4.2 正交变换与旋量
  • 4.5.1 旋量插值
  • 4.5.2 与四元数同构
  • 4.6.1 三向量可视化
  • 4.6.2 多向量交互
  • 4.7.1 三维GA沙盘
建设中
第五阶段 高级应用 & PGA · 20课

齐次几何代数 · 光线/骨骼/物理

0PGA/Motor/STA
2点线面/Motor算法
1刚体/射线/骨骼
3Motor变换/插值/模拟
4新位姿/交点/IK解
  • 5.1.1 概率空间
  • 5.1.2 随机变量
  • 5.1.3 常见分布
  • 5.1.4 期望与方差
  • 5.2.1 ODE基本概念
  • 5.2.2 一阶线性ODE
  • 5.2.3 欧拉法
  • 5.2.4 RK4法
  • 5.3.1 PGA基与几何积
  • 5.3.2 点线面的表示
  • 5.3.3 Motor定义
  • 5.3.4 Motor作用
  • 5.4.1 光线与三角形求交
  • 5.4.2 骨骼动画插值
  • 5.4.3 物理引擎刚体运动
  • 5.4.4 逆向运动学IK
  • 5.5.1 时空代数STA介绍
  • 5.5.2 电磁场与双向量
  • 5.6.1 几何代数游乐场
  • 5.6.2 项目优化与发布
即将启动

🔄 每个模块均遵循 0(代数结构) → 2(代数方法) → 1(几何图形) → 3(运动) → 4(新代数结构) 闭环, 所有 Python 计算 (SymPy/NumPy) 实时驱动 Babylon.js 可视化。