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Lepoulpe1379/Vectorium

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Vectorium (线性代数可视化系统)

面向 macOS 的原生交互式线性代数可视化工具。

🎯 核心理念

  • 数学对象 = 可交互对象:万物皆可拖动与调整。
  • 推导过程 = 可回溯结构:类似时光机的日志流。
  • 抽象概念 = 可视化变换:用几何直觉解释代数定理。

✨ 核心特性

1. 二维线性变换可视化 (2D Linear Transformation Visualization)

直观展示矩阵对二维空间网格及基向量的线性扭曲变形图景。

  • 支持实时调整 2x2 矩阵数值
  • 平滑的动画插值展示变形过程
  • 动态追踪基准游标($i, j$ 基向量)路径
  • 实时显示当前的面积(即行列式的值)

2. 行变换步骤回放系统 (Row Operation Step Playback System)

类似于“版本控制”和“操作时光机”,允许对增广矩阵进行无损的初等行变换推演操作。

  • 支持 3x3 常规矩阵或 3x4 增广矩阵
  • 直观呈现初等行变换快捷操作入口
  • 每步换算记录日志,支持随时回溯至历史步骤

3. 特征值与特征向量动画 (Eigenvalue/Eigenvector Animation)

用视觉直击“线性变换中不改变所在直线方向的向量”这一抽象概念。

  • 在网格扭曲变形的每一帧动画中,唤醒并点亮特征方向上的基线
  • 直观展示正实数、负实数特征值对向量箭头拉伸/压缩/反转的变化
  • 对于纯旋转矩阵(无实特征向量),展示旋转涟漪动画式的反馈

🛠️ 底层技术保障

为保证极致流畅的原生体验与运算严谨性:

  • 分数与符号计算核心:引入健全的分数逻辑,彻底杜绝浮点数造成的截除偏差。
  • 2D 图形与几何插值引擎:运用流畅的高性能渲染与强大的线性缓动插值计算。
  • 纯净流式的快照链历史机:每一次矩阵重排和变换生成全新快照,撤销/回溯等同于挪动指针,确保实现零隐患状态管理。

🖥 macOS 原生体验适配

  • 沉浸式全屏与三栏布局:Navigation Sidebar + Main Canvas + Inspector Panel。
  • 键盘快捷键:无缝的撤销/重做、播放/暂停动画、快捷复现单位矩阵。
  • 触控板增强:双指无级缩放网格、自由平移视野。
  • Dark Mode 支持:自动随系统切换亮暗色主题,对网格和色彩有高对比度特殊优化。

本项目致力于通过交互体验创造“Ah-ha Moment(顿悟时刻)”,降低线性代数学习门槛,提供最直观的几何直觉诠释。

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Linear Algebra Visualizer

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