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Gruppe SO(3)

Die Matrizen
(5.136)

vermitteln die Transformation eines Ortsvektors des dreidimensionalen Raumes bei Drehungen mit dem Drehwinkel um die Achse eines kartesischen Koordinatensystems.
Alle dreidimensionalen Drehungen (eigentliche Drehungen ohne Inversion) bilden die dreiparametrige spezielle orthogonale Gruppe ; zweidimensionale Drehungen sind eine einparametrige ABELsche Untergruppe von .
Eine Entwicklung der trigonometrischen Funktionen in den Matrixelementen von ergibt für infinitesimale Drehungen eine Liniearisierung der Transformation nach
(5.137)

wobei die dreidimensionale Einheitsmatrix bezeichnet, eine Matrix mit Elementen mindestens der Ordnung und die Matrizen
(5.138)

eine Darstellung der infinitesimalen Generatoren der LIE-Gruppe liefern. Die Elemente der lokalen LIE-Gruppe sind die Matrizen
(5.139)

deren Elemente außerhalb der Hauptdiagonalen sich nur wenig von unterscheiden. Um zur globalen LIE-Gruppe aller endlichen dreidimensionalen Drehungen zu gelangen, sind infinitesimale Drehungen wiederholt auszuführen:
(5.140)

Anstelle der Parameter können auch der Drehwinkel und die drei Komponenten eines Einheitsvektors in Richtung der Drehachse durch den Koordinatenursprung eingeführt werden, um das Element der Drehgruppe zu bestimmen:
(5.141)