射影几何入门
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射影定理的概念在数学中有两种不同的表述,分别对应于初等几何和代数几何两个不同领域。
1. 初等几何中的射影定理:
在平面几何中,尤其是直角三角形的背景下,射影定理(也称为欧几里得定理)表述为:在直角三角形ABC中,如果C是直角,则直角边AB上的高CD满足以下关系:
- CD² = AD × BD
- 同时,每一条直角边与其在斜边上的射影之间的乘积等于斜边的平方,即:
- AC × BC = AB²
换句话说,直角三角形斜边上的高是两直角边在斜边投影的比例中项,并且任意一直角边与它在斜边上的投影和斜边本身的长度之间也满足比例中项的关系。
2. 代数几何中的射影定理:
在更抽象的代数几何框架下,射影定理通常涉及射影空间和射影变换。
射影几何研究的是几何图形在无穷远点集合加入后的性质,以及这些图形经过投影变换后保持不变的特性。
例如,在代数几何中讨论射影
簇或射影变种时,射影定理可能指代将一个环上的代数集分解为其理想部分和闭点集的过程,这种分解有助于将复杂的代数问题转化为更容易处理的几何问题。
总结来说,射影定理在不同的数学分支中具有不同的意义,但都体现了射影思想的核心——通过投影操作来揭示几何对象间的深刻内在联系。
【Menelous定理和逆定理】:如果一条直线与△ABC的三边AB、BC、CA或其延长线交于F、D、E点,那么(AF/FB)×(BD/DC)×(CE/EA)=1。
或:设X、Y、Z分别在△ABC的BC、CA、AB所在直线上,则X、Y、Z共线的充要条件是(AZ/ZB)*(BX/XC)*(CY/YA)=1Pascal定理在一个圆锥直线r上任取6点,A1,A2,A3;B1,B2,B3取A1B2与A2B1的交点PA1B3与A3B1的交点QA2B3与A3B2的交点R则P,Q,R三点共线.Pappus定理,A2,A3}, { B1,B2,B3} 是分別在和上的三點組。
令,設 {A, ,則 {P,Q,R} 三點共線。
帕斯卡六边形定理:内接于二次曲线的六边形的三双对边的交点共线。
Ceva定理:在△ABC内任取一点O,直线AO、BO、CO分别交对边于D、E、F,则(BD/DC)*(CE/EA)*(AF/FB)=1 在△ABC内任取一点O,西姆松定理:过三角形外接圆上异于三角形顶点的任意一点作三边的垂线,则三垂足共线。
(此线常称为西姆松线)西姆松定理的逆定理若一点在三角形三边所在直线上的射影共线,则该点在此三角形的外接圆上。
托勒密定理:圆内接凸四边形两对对边乘积的和等于两条对角线的乘积Desargues(德沙格)定理:如果两个三角形的对应顶点的连线相交于一点, 则对应边的交点必定是共线的Desargues逆定理如果两个三角形的对应边的交点是共线的, 则对应顶点的连线必相交于同一点布立安香定理(Brianchon) 非退化的二次曲线的外切六点形的三对对顶点的连线必交于同一点。
布立安香逆定理如果一个六点形的三对对顶点的连线交于一点, 则这个六点形必为某一条二次曲线的外切六点形。
射影几何学射影几何是研究图形的射影性质,即它们经过射影变换后,依然保持不变的图形性质的几何学分支学科。
一度也叫做投影几何学,在经典几何学中,射影几何处于一种特殊的地位,通过它可以把其他一些几何学联系起来。
发展简况十七世纪,当笛卡儿和费尔马创立的解析几何问世的时候,还有一门几何学同时出现在人们的面前。
这门几何学和画图有很密切的关系,它的某些概念早在古希腊时期就曾经引起一些学者的注意,欧洲文艺复兴时期透视学的兴起,给这门几何学的产生和成长准备了充分的条件。
这门几何学就是射影几何学。
基于绘图学和建筑学的需要,古希腊几何学家就开始研究透视法,也就是投影和截影。
早在公元前200年左右,阿波罗尼奥斯就曾把二次曲线作为正圆锥面的截线来研究。
在4世纪帕普斯的著作中,出现了帕普斯定理。
在文艺复兴时期,人们在绘画和建筑艺术方面非常注意和大力研究如何在平面上表现实物的图形。
那时候,人们发现,一个画家要把一个事物画在一块画布上就好比是用自己的眼睛当作投影中心,把实物的影子影射到画布上去,然后再描绘出来。
在这个过程中,被描绘下来的像中的各个元素的相对大小和位置关系,有的变化了,有的却保持不变。
这样就促使了数学家对图形在中心投影下的性质进行研究,因而就逐渐产生了许多过去没有的新的概念和理论,形成了射影几何这门学科。
射影几何真正成为独立的学科、成为几何学的一个重要分支,主要是在十七世纪。
在17世纪初期,开普勒最早引进了无穷远点概念。
稍后,为这门学科建立而做出了重要贡献的是两位法国数学家——笛沙格和帕斯卡。
笛沙格是一个自学成才的数学家,他年轻的时候当过陆军军官,后来钻研工程技术,成了一名工程师和建筑师,他很不赞成为理论而搞理论,决心用新的方法来证明圆锥曲线的定理。
1639年,他出版了主要著作《试论圆锥曲线和平面的相交所得结果的初稿》,书中他引入了许多几何学的新概念。
他的朋友笛卡尔、帕斯卡、费尔马都很推崇他的著作,费尔马甚至认为他是圆锥曲线理论的真正奠基人。
在射影几何学中,把无穷远点看作是“理想点”。
通常的直线再加上一个无穷点就是无穷远直线,如果一个平面内两条直线平行,那么这两条直线就交于这两条直线共有的无穷远点。
通过同一无穷远点的所有直线平行。
德国数学家克莱因(图)在爱尔朗根大学提出著名的《爱尔朗根计划书》中提出用变换群对几何学进行分类在引入无穷远点和无穷远直线后,原来普通点和普通直线的结合关系依然成立,而过去只有两条直线不平行的时候才能求交点的限制就消失了。
由于经过同一个无穷远点的直线都平行,因此中心射影和平行射影两者就可以统一了。
平行射影可以看作是经过无穷远点的中心投影了。
这样凡是利用中心投影或者平行投影把一个图形映成另一个图形的映射,就都可以叫做射影变换了。
射影变换有两个重要的性质:首先,射影变换使点列变点列,直线变直线,线束变线束,点和直线的结合性是射影变换的不变性;其次,射影变换下,交比不变。
交比是射影几何中重要的概念,用它可以说明两个平面点之间的射影对应。
在射影几何里,把点和直线叫做对偶元素,把“过一点作一直线”和“在一直线上取一点”叫做对偶运算。
在两个图形中,它们如果都是由点和直线组成,把其中一图形里的各元素改为它的对偶元素,各运算改为它的对偶运算,结果就得到另一个图形。
这两个图形叫做对偶图形。
在一个命题中叙述的内容只是关于点、直线和平面的位置,可把各元素改为它的对偶元素,各运算改为它的对偶运算的时候,结果就得到另一个命题。
这两个命题叫做对偶命题。
这就是射影几何学所特有的对偶原则。
在射影平面上,如果一个命题成立,那么它的对偶命题也成立,这叫做平面对偶原则。
同样,在射影空间里,如果一个命题成立,那么它的对偶命题也成立,叫做空间对偶原则。
研究在射影变换下二次曲线的不变性质,也是射影几何学的一项重要内容。
如果就几何学内容的多少来说,射影几何学;仿射几何学;欧氏几何学,这就是说欧氏几何学的内容最丰富,而射影几何学的内容最贫乏。
比如在欧氏几何学里可以讨论仿射几何学的对象(如简比、平行性等)和射影几何学的对象(如四点的交比等),反过来,在射影几何学里不能讨论图形的仿射性质,而在仿射几何学里也不能讨论图形的度量性质。
数学射影定理公式数学射影定理是解析几何中的基本定理之一,它描述了一个点在一个几何体上的射影位置。
射影是一种将一个高维空间中的对象映射到一个低维空间中的技术,它在计算机图形学、计算机视觉和几何学中有广泛的应用。
射影定理的公式可以简单表示为:P' = P / Pz,其中P'表示点的射影位置,P表示点的三维坐标,Pz表示点在Z轴上的坐标。
这个公式可以用来计算点在三维空间中的射影位置,即将点投影到二维平面上。
在几何学中,射影定理主要用于计算点在投影平面上的坐标。
例如,我们可以使用射影定理来计算三维物体在投影平面上的阴影位置,从而实现逼真的渲染效果。
此外,在计算机视觉中,射影定理也可以用于计算相机在三维空间中的位置和姿态。
射影定理还有一些重要的性质。
首先,如果一个点在投影平面上的射影位置为P',那么该点的任意倍数在投影平面上的射影位置也为P'。
其次,如果两个点在三维空间中的连线与投影平面平行,那么它们在投影平面上的连线也与投影平面平行。
射影定理的应用不仅限于几何学和计算机图形学领域,它还可以用于计算机视觉中的物体识别和姿态估计。
例如,当我们在图像中检测到一个物体时,我们可以使用射影定理来计算该物体在三维空间中的位置和姿态,进而实现对物体的准确定位和识别。
射影定理的公式简洁明了,但在应用中需要注意一些细节。
首先,由于射影定理涉及到除法运算,因此需要确保点的Z坐标不为零,否则会导致除零错误。
其次,射影定理只能用于计算点在投影平面上的射影位置,而不能用于计算点在其他平面上的射影位置。
数学射影定理公式是解析几何中的重要工具,它可以用于计算点在三维空间中的射影位置。
射影定理在计算机图形学、计算机视觉和几何学等领域有着广泛的应用,对于实现逼真的渲染效果和准确定位物体位置具有重要意义。
在应用射影定理时,需要注意除零错误和射影平面的选择,以确保计算结果的准确性和可靠性。
通过深入理解和灵活应用射影定理,我们可以在相关领域取得更好的研究和应用成果。
二维射影几何基本定理
射影定理,又称“欧几里德定理”,定理内容是直角三角形中,斜边上的高是两直角边在斜边上射影的比例中项,每一条直角边是这条直角边在斜边上的射影和斜边的比例中项。
所谓射影,就是正投影。
直角三角形射影定理(又叫欧几里德定理):直角三角形中,斜边上的高的平方是两直角边在斜边上射影的比例中项。
每一条直角边是这条直角边在斜边上的射影和斜边的比例中项。
面积射影定理:“平面图形射影面积等于被射影图形的面积S乘以该图形所在平面与射影面所夹角的余弦。
”。
射影与射影变换的性质与应用射影几何是几何学的一个分支,主要研究高维空间中的射影与射影变换的性质与应用。
射影几何的研究对于空间形态的描述和数学建模具有重要的意义。
本文将介绍射影与射影变换的基本概念、性质以及在几何学和计算机图形学中的应用。
一、射影的基本概念射影是指从一个几何对象映射到另一个几何对象的操作。
在射影几何中,我们使用齐次坐标来描述几何对象。
齐次坐标是指用n+1个数表示n维空间中的点,通过对这些数进行比例变换可以得到等价的点。
例如,在二维平面中,一个点的齐次坐标可以表示为(x, y, 1),其中x和y是点在平面上的坐标。
二、射影变换的性质射影变换是指通过矩阵乘法对几何对象进行映射的操作。
射影变换具有以下性质:1. 保直线性:射影变换将直线映射为直线,保持直线上的所有点的次序关系。
2. 保比例性:射影变换将平行线段映射为平行线段,并且保持线段之间的比例关系。
3. 保交比性:射影变换可以保持射影空间中的交比关系,即一组点的交比在变换后保持不变。
4. 保角度性:射影变换可以保持两条直线之间的夹角不变。
5. 组合性:射影变换可以通过矩阵乘法的组合实现。
三、射影与射影变换在几何学中的应用1. 透视投影:透视投影是一种射影变换,将三维场景投影到二维平面上。
透视投影在计算机图形学中广泛应用于生成逼真的虚拟场景。
2. 图像处理:射影变换可以用于图像的旋转、缩放和扭曲等操作,以及图像的透视校正和纠正。
3. 几何建模:射影变换可以用于对三维几何模型进行旋转、平移和缩放等操作,以及模型的投影和透视变换。
四、射影与射影变换在计算机图形学中的应用1. 三维渲染:射影变换在三维渲染中用于将三维物体的坐标映射到二维屏幕上,实现真实感的显示。
2. 图形变换:射影变换在图形变换中用于对图形图像进行旋转、平移、缩放和扭曲等操作。
3. 图像合成:射影变换可以用于对多个图像进行叠加和融合,生成新的合成图像。
五、射影与射影变换的应用案例1. 虚拟现实:射影变换在虚拟现实中用于实现真实感的三维场景投影和交互。
位置几何──射影几何学射影几何是研究图形的射影性质,即它们经过射影变换后,依然保持不变的图形性质的几何学分支学科。
一度也叫做投影几何学,在经典几何学中,射影几何处于一种特殊的地位,通过它可以把其他一些几何学联系起来。
射影几何的发展简况十七世纪,当笛卡儿和费尔马创立的解析几何问世的时候,还有一门几何学同时出现在人们的面前。
这门几何学和画图有很密切的关系,它的某些概念早在古希腊时期就曾经引起一些学者的注意,欧洲文艺复兴时期透视学的兴起,给这门几何学的产生和成长准备了充分的条件。
这门几何学就是射影几何学。
基于绘图学和建筑学的需要,古希腊几何学家就开始研究透视法,也就是投影和截影。
早在公元前200年左右,阿波罗尼奥斯就曾把二次曲线作为正圆锥面的截线来研究。
在4世纪帕普斯的著作中,出现了帕普斯定理。
在文艺复兴时期,人们在绘画和建筑艺术方面非常注意和大力研究如何在平面上表现实物的图形。
那时候,人们发现,一个画家要把一个事物画在一块画布上就好比是用自己的眼睛当作投影中心,把实物的影子影射到画布上去,然后再描绘出来。
在这个过程中,被描绘下来的像中的各个元素的相对大小和位置关系,有的变化了,有的却保持不变。
这样就促使了数学家对图形在中心投影下的性质进行研究,因而就逐渐产生了许多过去没有的新的概念和理论,形成了射影几何这门学科。
射影几何真正成为独立的学科、成为几何学的一个重要分支,主要是在十七世纪。
在17世纪初期,开普勒最早引进了无穷远点概念。
稍后,为这门学科建立而做出了重要贡献的是两位法国数学家──笛沙格和帕斯卡。
笛沙格是一个自学成才的数学家,他年轻的时候当过陆军军官,后来钻研工程技术,成了一名工程师和建筑师,他很不赞成为理论而搞理论,决心用新的方法来证明圆锥曲线的定理。
1639年,他出版了主要著作《试论圆锥曲线和平面的相交所得结果的初稿》,书中他引入了许多几何学的新概念。
他的朋友笛卡尔、帕斯卡、费尔马都很推崇他的著作,费尔马甚至认为他是圆锥曲线理论的真正奠基人。
射影几何三大入门定理1. 定理一:射影平面的基本性质射影几何是研究投影关系的一门数学分支,它研究的对象是射影空间和射影平面。
在射影几何中,有三个重要的入门定理,这些定理对于理解和应用射影几何具有重要意义。
首先,我们来讨论第一个定理:射影平面的基本性质。
1.1 射影平面的定义在介绍定理之前,我们需要先了解什么是射影平面。
射影平面是指一个由点和直线构成的集合,满足以下条件:•任意两条直线有且只有一个交点;•任意两个不同的点确定一条直线。
1.2 定理一的表述定理一指出,在射影平面中,存在以下基本性质:•任意两个不同的直线交于唯一一点;•任意两个不同的点确定唯一一条直线。
1.3 定理一的证明第一个性质:任意两个不同的直线交于唯一一点假设在射影平面中存在两个不同的直线L1和L2,在L1上取两个不同的点A和B,在L2上取两个不同的点C和D。
我们需要证明线段AB和CD的交点是唯一的。
根据射影平面的定义,任意两个不同的点确定唯一一条直线,所以线段AB确定了一条直线L3,线段CD也确定了一条直线L4。
由于L3和L4都与L1和L2相交,所以它们一定有一个公共交点P。
假设还存在另一个不同于P的交点Q,那么根据射影平面的定义,线段PQ也应该与直线L1相交。
但是根据前面的假设,A、B、C、D四个点在射影平面中是不共面的,所以直线PQ与直线L1没有交点。
这与假设矛盾,因此我们得出结论:任意两个不同的直线在射影平面中交于唯一一点。
第二个性质:任意两个不同的点确定唯一一条直线假设在射影平面中存在两个不同的点A和B,在A上取两条不同的直线L1和L2,在B上取两条不同的直线L3和L4。
我们需要证明直线AB和CD(其中C为L1与L3的交点,D为L2与L4的交点)是唯一相交的。
根据射影平面的定义,任意两条直线有且只有一个交点,所以线段AB与L1和L2分别有唯一的交点C和D。
假设还存在另一条直线EF与A、B两点相交,并且E和F分别是直线EF与L1和L2的交点。
(一) 1-1对应 11. 1-1对应的定义 12. 1-1对应的意义和性质 23. 1-1对应在数学中的应用44. 无穷集之间的1-1对应 45. 部分和整体的1-1对应, 无穷集的定义 96. 无穷远点. 点列和线束107. 轴束. 基本形 118. 三种基本形的六种透视对应129. 射影关系 1410. 1到无穷或无穷到1的对应1611. 平面点的无穷阶数 1712. 一阶与二阶无穷集 1713. 通过空间一点的所有直线1714. 通过空间一点的所有平面1815. 平面上所有的直线 1816. 平面系和点系 1917. 空间中的所有平面 1918. 空间中的所有点 2019. 空间系 2020. 空间中的所有直线 2021. 点与数之间的对应 2022. 无穷远元素 22(二)1-1对应基本形之间的关系 2523. 七种基本形 2524. 射影性 2525. Desargues 定理 2626. 关于二个完全四边形的基本定理 2727. 定理的重要性 2828. 定理的重述 2829. 四调和点概念 2930. 调和共轭的对称性 3031. 概念的重要性 3032. 四调和点的投影不变性3133. 四调和线 3134. 四调和平面. 3135. 结果的概要性总结 3236. 可射影性的定义 3337. 调和共轭点相互之间的对应3338. 调和共轭的元素的隔离3439. 无穷远点的调和共轭 3440. 射影定理和度量定理, 线性作图法 3541. 平行线与中点 3642. 将线段分成相等的n个部分3743. 数值上的关系 3744. 与四调和点关联的代数公式3745. 进一步的公式 3846. 非调和比(交比) 39(三)射影相关基本形的结合4147. 叠加的基本形, 自对应元素4148. 无自对应点的情况 4249. 射影对应的基本定理, 连续性假设 4350. 定理应用于线束和平面束4451. 具有一公共自对应点的射影点列 4452. 无公共自对应点的射影相关点列 4553. 透视对应的两个射线束4754. 透视对应的面束(轴束)4755. 二阶点列 4756. 轨迹的退化 4857. 两阶线束 4858. 退化情况 4859. 二阶圆锥面 49(四) 二阶点列 4960. 二阶点列与二阶线束 4962. 切线 5063. 轨迹生成问题的陈述 5064. 基本问题的解决 5165. 图形的不同构作法 5266. 将轨迹上四点连到第五点的直线 5267. 定理的另一种陈述形式5368. 更为重要的定理 5469. Pascal定理 5470. Pascal定理中点的名称的替换 5471. 在一个二阶点列上的调和点5672. 轨迹的确定 5673. 作为二阶点列的圆和圆锥线5674. 通过五点的圆锥曲线 5775. 圆锥线的切线 5876. 内接四边形 5977. 内接的三角形 6078. 退化圆锥线 61(五)二阶线束 6379. 已定义的二阶射线束 6380. 圆的切线 6381. 圆锥曲线的切线 6582. 系统的生成点列线 6583. 线束的确定 6584. Brianchon定理 6785. Brianchon定理中线的替换6886. 用Brianchon定理构造线束6887. 与一圆锥曲线相切的点6888. 外切四边形 6989. 外切三边形 7090. Brianchon定理的应用7091. 调和切线 7192. 可射影性和可透视性 7193. 退化情况 7294. 对偶律 72(六) 极点和极线 7595. 关于圆的极点和极线 7596. 圆锥曲线的内点的共轭点的轨迹 7797. 更多的性质 7898. 极点极线的定义 7899. 极点与极线的基本定理78100. 共轭点与共轭直线 79102. 自配极三角形 79 103. 射影相关的极点与极线80104. 对偶性 81105. 自对偶定理 81106. 其他对应关系 82 (七) 圆锥曲线的度量性质83107. 直径与中心 83108. 相关的几个定理 83 109. 共轭直径 84110. 圆锥曲线的分类 84 111. 渐近线 84112. 有关的几个定理 85 113. 关于渐近线的定理 85115. 由双曲线及其渐近线切割的弦 86116. 定理的应用 86117. 由二条渐近线和一条切线形成的三角形 87118. 用渐近线来表示一个双曲线的方程 88119. 抛物线方程 88120. 参引共轭直径的有心圆锥线的方程 91(八) 对合(Involution) 9512 1. 基本定理 95122. 线性作图法 96123. 直线上点的对合的定义97124. 对合中的二重点 97125. 有关通过四点的圆锥曲线的Desargues定理 99126. 退化圆锥线 100127. 通过四点并与一已知直线相切的圆锥线 100128. 二重对应 100129. Steiner的作图方法101130. Steiner作图法在重对应中的应用 102131. 二阶点列中点的对合103132. 射线的对合 104133. 二重射线 105134. 通过一固定点与四线相切的圆锥线 105135. 双重对应 105136. 处于对合下的二阶射线束106137. 有关对合二阶射线束的定理 106138. 由一圆锥曲线确定的射线的对合 106139. 定理的陈述 106140. 定理的对偶 107 (九) 对合的度量性质 109 141. 无穷远点的引入; 对合的中心 109142. 基本度量定理 109 143. 二重点的存在 110 144. 二重射线的存在 112 145. 通过圆来构筑对合 112146. 圆点 113147. 对合中的正交射线对, 圆对合 114148. 圆锥线的轴 114149. 由一圆锥线确定的对合的点是圆点 115150. 圆点的性质 115151. 圆点的位置 116152. 寻找圆锥曲线的焦点117153. 圆和抛物线 117154. 圆锥线焦点性质 118 155. 抛物线的情况 119 156. 抛物面反射镜 119 157. 准线.主轴.顶点 119158. 圆锥线的另一种定义120159. 离心率 120160. 焦距之和与差 121 (十) 综合射影几何的历史123161. 早期成果 123162. 统一性原理 124163. Desargues 124164. 极点与极线 125165. 通过4点的二阶曲线的Desargues 定理 125166. 推广到空间的极点与极线理论 126167. 描述圆锥曲线的Desargues方法 126168. Desargues 工作的被接纳127169. Desargues时代的保守性127170. Desargues的写作风格128171. Desargues工作缺乏欣赏129172. Pascal与他的定理 129 173. Pascal的短评 130174. Pascal的独创性 130 175. De La Hire和他的工作131176. Descartes和他的影响132177. Newton和Maclaurin 133178. Maclaurin的证法 133 179. 画法几何与综合几何的二次复兴 134180. 对偶性, 同调性, 连续性, 偶然性联系 135181. Poncelet和Cauchy 135 182. Poncelet的工作 136 183. 解析几何妥欠综合几何的债 137184. Steiner和他的工作137185. Von Staudt和他的工作138186. 近期的发展 139附录 140参考文献148索引 151第1章 1-1对应1. 1-1 对应的定义【定义】任意给定两个集合,如果在它们之间能够建立一种对应,使得任意一个集合中的每一个元素,都对应到另一集合中的一个且仅一个元素,那么,这两个集合就称为能够建立1-1对应的集合,简称两个集合为1-1对应(One-to-One Correspondence)。
射影与高中立体几何绘图的原理,方法,例题射影(投影)的一般概念透过一个玻璃窗看一个真实物体:把玻璃窗当成一张纸,就相当于在玻璃上看到了一幅画,把玻璃窗当成一个相片,相当于看到了真实物体的影像。
虽然纸张和照片底片都是平面的,但人们可以在平面上分辨出原来物体的立体特征。
如图⒈所示。
图1。
透过一个玻璃窗看实物,一个绘画板图像图2.摄像机拍摄实物把摄像机或者人眼看做一个点,把画布,窗户,胶片看成一个平面,真实物体上的一个点在画面上的影像,可以看成由物体上的点发出的到人眼的光线穿过一个平面形成的交点,一个物体上的点在平面上的对应点被称为物体在平面上的投影点,人眼或者摄像机器就是中心点,一束束光线抽象成投影线,这个中心点被抽象成投影中心,画布胶片之类可以抽象成投影平面。
对射影问题或者投影问题的关注最早在意大利的文艺复兴时期。
建筑师雕塑师布鲁内莱斯基首先提出了直线投影与无影点等概念。
早期画家阿尔贝蒂,以及皮耶罗弗兰切斯卡写过有关投影几何方面的著作。
后来达芬奇等画家为了更生动逼真地绘画,对此作过非常深入的研究,产生了科学的透视画法。
这种方法可以产生逼真的平面艺术效果,其机制与我们人眼对景物的光线接收方式几乎一模一样。
透视画法蕴含着的几何原理经过演变形成了画法几何学,射影几何学,广泛应用在机械建筑工程制图,美术,摄影,电影制作上。
原理也被人们用诸如群论,线性变换这样一些原来用于研究数论与方程解法的方法进行研究,推动了数与形的更深入结合。
随着计算机技术的发展,射影几何学广泛应用于计算机图形学,计算机辅助设计与制造,动漫与电子游戏设计,计算机模拟视觉,计算机智能识别等领域。
随着技术与原理的发展,人类面临着在未来的一个世纪用计算机显示的图形图像基本代替纸的历史转折。
对人眼关于景物的获取与识别机制的进一步深入研究,再与几何学,光学原理,色度学及计算技术的结合正在发展出全新的智能系统。
图像分析方法,深度学习机制的进一步应用将使得你们这一代人看到前人从来没见过的美妙图像,将科学的结果,自然的现象,甚至看似杂乱无章的社科数据更直观更深刻地展现出来。
射影定理的内容射影定理是数学中一个经典的定理,它是代数几何中的基本定理之一,也是现代代数几何的核心内容。
本文将从射影空间、射影几何、射影变换以及射影定理等方面来详细介绍射影定理的内容。
一、射影空间射影空间是指一个由向量空间V中的所有一维子空间所构成的集合,记为P(V)。
在射影空间中,每个向量都对应着一个一维子空间,而一维子空间又可以看作是一个向量的所有倍数所组成的集合。
因此,射影空间中的点可以看作是向量的等价类。
射影空间的一个重要性质是它具有同构不变性,即不同的线性变换在射影空间中对应着相同的变换。
这个性质使得射影空间成为了研究几何图形的一个有力工具。
二、射影几何射影几何是指在射影空间中研究几何图形的一种数学分支。
在射影几何中,直线被定义为两个点之间的最小一维子空间,平面被定义为三个点之间的最小二维子空间,等等。
射影几何中的一个重要问题是如何描述一个几何图形。
一个几何图形可以被描述为一个射影空间中的子集,它的维数即为这个子集所在的最小子空间的维数。
三、射影变换射影变换是指从一个射影空间到另一个射影空间的一个双射,它保持了直线和点的性质。
射影变换可以用一个矩阵来表示,这个矩阵是一个非奇异的n+1阶方阵,其中n为射影空间的维数。
射影变换有一些重要的性质。
首先,任何射影变换都可以看作是一个仿射变换和一个伸缩变换的组合,其中仿射变换是指一个将直线变为直线的变换,伸缩变换是指一个将点变为点的变换。
其次,射影变换具有同构不变性,即不同的矩阵在射影空间中对应着相同的变换。
四、射影定理射影定理是代数几何中的一个重要定理,它将射影几何和射影变换联系了起来。
射影定理的内容如下:设X和Y分别为两个射影空间,f:X→Y是一个非常数的射影变换,那么f在X上的像集是一个在Y中的射影子空间。
这个定理的意义是,射影变换可以将一个射影空间中的子集映射到另一个射影空间中的子集,而这个映射后的子集仍然是一个射影子空间。
这个定理是代数几何中的基本定理之一,它在研究射影几何和射影变换中有着重要的应用。
浅析射影几何及其应用湖北省黄冈中学一、概述射影几何是欧几里得几何学的一个重要分支,研究的是在射影变换中图形所具有的性质。
在高等数学中,射影几何的定义是根据克莱因的变换群理论与奥古斯特·费迪南德·莫比乌斯(1970-1868)的齐次坐标理论,这一部分已经涉及了群论和解析几何,但是这两位数学家对于射影几何的发展作出的巨大贡献是令人钦佩的。
在本次综合性学习中小组成员对于射影几何的纯几何内容进行了探究,对以下专题进行了研究:1、射影几何的基本概念及交比不变性2、笛沙格定理(早期射影几何中最重要的定理之一)3、对偶原理4、二次曲线在射影几何上的应用5、布列安桑定理和帕斯卡定理6、二次曲线蝴蝶定理二、研究过程1、射影几何的基本概念及交比不变性射影几何虽然不属于高考内容,射影几何与较为容易的中学几何具有更加抽象、难以理解的特点,但是射影几何所研究的图形的性质是极具有吸引力的,可以说是中学几何的一个延伸。
射影几何所研究的对象是图形的位置关系,和在射影变换下图形的性质。
射影,顾名思义,就是在光源(可以是平行光源或者是点光源),图形保持的性质。
在生活中,路灯下人的影子会被拉长,矩形和圆在光源照射下会出现平行四边形和椭圆的影子,图形的形状和大小发生了变化。
然而,在这种变换中图形之间的有些位置关系没有变,比如,相切的椭圆和直线在变换之后仍相切。
此外,射影几何最重要的概念之一——交比也不会发生改变。
在中学的几何中,我们认为两条平行的直线是不相交的。
但是在射影几何中,我们可以规定一簇平行直线相交于平面上一个无穷远点,而通过这个点的所有直线是一簇有确定方向的平行直线。
一条直线有且只有一个无穷远点,平面上方向不同的直线经过不同的无穷远点。
所有这样的无穷远点构成了一条无穷远直线,同样在三维空间中可类似地定义出无穷远平面,这样就扩充了两个公理:1、过两点有且只有一条直线2、两条直线有且只有一个交点这两条公理对普通点(即非无穷远点)和无穷远点均成立。
《聊聊一维射影几何基本定理》嘿,朋友们!今天咱来唠唠一维射影几何基本定理。
这名字听起来是不是有点高大上?别担心,听我慢慢给你解释。
咱先说说啥是一维射影几何吧。
其实啊,它就像是一个神秘的魔法世界,里面有很多奇妙的东西。
一维射影几何呢,就是研究一些在特定条件下的图形和关系。
比如说,一条直线上的点啦,或者两条直线的交点啦。
听起来有点抽象吧?没关系,咱接着往下说。
那这个一维射影几何基本定理又是啥呢?简单来说,它就像是一把钥匙,可以打开一维射影几何这个神秘世界的大门。
这个定理告诉我们一些关于直线上的点和它们之间关系的重要规则。
比如说,在一维射影几何里,点和线的关系可不是我们平常看到的那么简单哦。
有些点看起来很普通,但在特定的条件下,它们可能会有很神奇的作用。
就像一个默默无闻的小角色,突然变成了大英雄。
而且啊,这个基本定理还能帮助我们解决很多问题呢。
比如说,当我们遇到一些关于直线上的点的问题时,就可以用这个定理来找到答案。
就像有了一个超级厉害的工具,什么难题都能搞定。
咱再说说怎么理解这个定理吧。
最好的办法就是动手画一画。
拿一张纸,画几条直线,标上一些点,然后按照定理的要求去摆弄这些点和线。
这样一来,你就能更直观地感受到定理的魅力啦。
还有哦,别一个人闷头研究。
可以和朋友们一起讨论,大家一起想想这个定理到底是怎么回事。
说不定别人的想法能给你启发呢。
另外,学习一维射影几何基本定理可不能着急。
这就像一场冒险,得一步一步来。
先了解一些基本的概念,再慢慢深入学习定理。
别一下子想把所有东西都学会,那可不行。
总之啊,一维射影几何基本定理虽然有点神秘,但只要我们有耐心,多动手,多和别人交流,就一定能掌握它。
让我们一起走进这个神奇的世界,探索一维射影几何的奥秘吧!。
几何学中的射影几何几何学是数学的一个分支,致力于研究空间形状、结构和性质。
而射影几何则是几何学中的一个重要领域,它研究的是射影空间及其相关的几何概念和性质。
在本文中,我们将深入探讨射影几何的基本原理和应用。
一、射影几何的定义和基本原理射影几何是建立在射影空间上的几何学分支。
射影空间是传统的欧几里德空间的一个扩充,它引入了无穷远点和直线上的点,使得几何概念得到无穷远的自然推广。
在射影几何中,有三个基本原理需要我们了解:1. 射影空间公理:射影空间满足射影空间公理,包括点线对偶原理、直线交定理、射影变换等。
通过这些公理,我们可以在射影空间中进行几何推理和定理证明。
2. 无穷远点:射影空间引入了无穷远点的概念,它代表着直线上的点在无穷远处的位置。
在射影几何中,我们可以将两个无穷远点连接起来形成一条直线,这条直线称为“无穷远直线”。
3. 射影变换:射影变换是射影几何中常用的一种变换方法。
它可以将射影空间中的点和直线映射到另一个射影空间中,保持射影几何的内部结构和性质不变。
二、射影几何的应用领域射影几何不仅在纯粹的数学领域中有重要意义,而且在许多应用领域也具有广泛的应用。
以下是射影几何的一些典型应用:1. 计算机视觉:射影几何在计算机视觉领域发挥着重要作用。
通过射影变换,我们可以将二维图像映射到三维空间中,从而实现图像的三维重建和深度识别。
2. 无人驾驶:射影几何在无人驾驶技术中有广泛应用。
通过射影变换和几何推理,无人驾驶汽车可以实时感知周围环境、规划路径和避免障碍物。
3. 空间布局设计:射影几何可以帮助我们进行空间布局设计,比如建筑物的设计和室内装饰。
通过射影变换和空间投影,我们可以在平面上模拟和优化各种建筑设计方案。
4. 图像处理:射影几何在图像处理中有广泛的应用。
通过射影变换和几何校正,我们可以对图像进行矫正、旋转和变形,从而提高图像的质量和准确度。
5. 三维动画:射影几何在三维动画制作中扮演着重要角色。
(一)1-1对应 11. 1-1对应的定义 12. 1-1对应的意义和性质 23. 1-1对应在数学中的应用 44. 无穷集之间的1-1对应 45. 部分和整体的1-1对应,无穷集的定义96.无穷远点. 点列和线束 10 7. 轴束. 基本形 118. 三种基本形的六种透视对应129. 射影关系1410. 1到无穷或无穷到1的对应1611. 平面点的无穷阶数 17 12. 一阶与二阶无穷集 1713. 通过空间一点的所有直线1714. 通过空间一点的所有平面 1815. 平面上所有的直线1816. 平面系和点系 1917. 空间中的所有平面1918. 空间中的所有点 2019. 空间系 2020. 空间中的所有直线2021. 点与数之间的对应2022. 无穷远元素 22(二)1-1对应基本形之间的关系2523. 七种基本形 2524.射影性 2525. Desargues 定理 2626. 关于二个完全四边形的基本定理 2727.定理的重要性2828. 定理的重述2829. 四调和点概念 2930. 调和共轭的对称性3031.概念的重要性3032. 四调和点的投影不变性 3133. 四调和线 3134. 四调和平面. 3135.结果的概要性总结 3236. 可射影性的定义 3337. 调和共轭点相互之间的对应3338. 调和共轭的元素的隔离 3439. 无穷远点的调和共轭34 40. 射影定理和度量定理, 线性作图法 3541. 平行线与中点3642. 将线段分成相等的n个部分 3743.数值上的关系3744.与四调和点关联的代数公式3745. 进一步的公式3846.非调和比(交比) 39(三)射影相关基本形的结合4147. 叠加的基本形,自对应元素4148. 无自对应点的情况4249. 射影对应的基本定理, 连续性假设 4350.定理应用于线束和平面束4451. 具有一公共自对应点的射影点列4452. 无公共自对应点的射影相关点列4553. 透视对应的两个射线束 4754. 透视对应的面束(轴束) 47 55. 二阶点列4756. 轨迹的退化 4857. 两阶线束4858.退化情况 4859. 二阶圆锥面 49(四) 二阶点列 4960. 二阶点列与二阶线束 4962. 切线 5063.轨迹生成问题的陈述 50 64.基本问题的解决 5165. 图形的不同构作法 5266. 将轨迹上四点连到第五点的直线 5267. 定理的另一种陈述形式 5368.更为重要的定理 5469. Pascal定理5470. Pascal定理中点的名称的替换5471. 在一个二阶点列上的调和点5672. 轨迹的确定5673.作为二阶点列的圆和圆锥线5674. 通过五点的圆锥曲线5775.圆锥线的切线 5876.内接四边形 5977. 内接的三角形6078. 退化圆锥线 61(五)二阶线束 6379. 已定义的二阶射线束63 80. 圆的切线6381. 圆锥曲线的切线6582. 系统的生成点列线 6583. 线束的确定6584. Brianchon定理6785. Brianchon定理中线的替换6886. 用Brianchon定理构造线束6887. 与一圆锥曲线相切的点 6888. 外切四边形 6989. 外切三边形 7090. Brianchon定理的应用 7091. 调和切线 7192.可射影性和可透视性7193. 退化情况7294.对偶律72(六)极点和极线 7595. 关于圆的极点和极线 7596. 圆锥曲线的内点的共轭点的轨迹7797. 更多的性质7898. 极点极线的定义 7899. 极点与极线的基本定理 78 100. 共轭点与共轭直线 79102. 自配极三角形 79103.射影相关的极点与极线 80 104. 对偶性 81105. 自对偶定理 81106. 其他对应关系 82(七) 圆锥曲线的度量性质83107. 直径与中心83108. 相关的几个定理 83109. 共轭直径 84110. 圆锥曲线的分类 84111. 渐近线 84112.有关的几个定理 85113. 关于渐近线的定理 85115. 由双曲线及其渐近线切割的弦86116.定理的应用86117.由二条渐近线和一条切线形成的三角形87118. 用渐近线来表示一个双曲线的方程 88119. 抛物线方程 88120. 参引共轭直径的有心圆锥线的方程 91(八)对合(Involution) 9512 1. 基本定理 95122. 线性作图法96123.直线上点的对合的定义97124. 对合中的二重点 97125.有关通过四点的圆锥曲线的Desargues定理99126. 退化圆锥线 100127. 通过四点并与一已知直线相切的圆锥线 100128. 二重对应100129.Steiner的作图方法101130. Steiner作图法在重对应中的应用 102131. 二阶点列中点的对合103132.射线的对合 104133.二重射线 105134. 通过一固定点与四线相切的圆锥线105135.双重对应105136.处于对合下的二阶射线束106137. 有关对合二阶射线束的定理106138. 由一圆锥曲线确定的射线的对合 106139.定理的陈述106140. 定理的对偶 107(九) 对合的度量性质109141. 无穷远点的引入; 对合的中心 109142. 基本度量定理109143. 二重点的存在110144. 二重射线的存在 112 145.通过圆来构筑对合112 146.圆点113147. 对合中的正交射线对, 圆对合114148. 圆锥线的轴 114149. 由一圆锥线确定的对合的点是圆点115150.圆点的性质 115151. 圆点的位置116152.寻找圆锥曲线的焦点 117153. 圆和抛物线117154. 圆锥线焦点性质118 155. 抛物线的情况 119 156.抛物面反射镜119157. 准线.主轴.顶点 119 158. 圆锥线的另一种定义120159. 离心率 120160. 焦距之和与差 121(十) 综合射影几何的历史123161. 早期成果 123162. 统一性原理124163.Desargues 124 164. 极点与极线 125165. 通过4点的二阶曲线的Des argues 定理125166. 推广到空间的极点与极线理论126167. 描述圆锥曲线的Desargues方法126168. Desargues工作的被接纳127169. Desargues时代的保守性127170. Desargues的写作风格 128171.Desargues工作缺乏欣赏129172. Pascal与他的定理129173. Pascal的短评130174. Pascal的独创性 130 175. De LaHire和他的工作131176.Descartes和他的影响132177. Newton和Maclaurin133178. Maclaurin的证法 133179.画法几何与综合几何的二次复兴134180. 对偶性, 同调性, 连续性, 偶然性联系 135181. Poncelet和Cauchy135182. Poncelet的工作 136 183. 解析几何妥欠综合几何的债137184. Steiner和他的工作137185. Von Staudt和他的工作138186. 近期的发展 139附录140参考文献148索引151第1章 1-1对应1.1-1 对应的定义【定义】任意给定两个集合,如果在它们之间能够建立一种对应,使得任意一个集合中的每一个元素,都对应到另一集合中的一个且仅一个元素,那么,这两个集合就称为能够建立1-1对应的集合,简称两个集合为1-1对应(One-to -One Correspondence)。
这里,1-1对应是定义两个集合之间的一种关系 ,而不是它们元素之间的关系,但要确定两个集合是否有这种关系,需要考察它们的元素之间是否能够建立一个具体的1-1对应。
【例】试问由三个数字组成的集合{1,2,3},和由三个字母组成的集合{A,B,C}之间是否1-1对应?【答】我们在这两个集合的元素之间建立下面这样的对应: 1 <-> A , 2 <-> B , 3 <-> C这里符号<->表示其左右两边元素为对应。
这样,两个集合中的每一个元素,都对应到了另一集合中的一个且仅一个元素。
所以集合{1,2,3}与集合{A,B,C}为 1-1 对应。
显然,包含两个数字的集合{1,2}或包含四个数字的集合{1,2,3,4}就不能与包含三个字母的集合{A,B,C}建立1-1 对应。
集合1-1对应的概念非常简单,但也非常重要,它在科研、生产或在日常生活中都频繁使用。
例如,我们通常进行的计数过程就是将被计数对象与数字'1'、'2'、'3'…之间在心中建立1-1对应;在人类尚未进入文明时代、尚未发明数字之前,也已利用他们的手指与被计数对象(如每天的掠物)建立1-1对应。
科学家们的神圣工作是对自然界各种事物进行命名与分类,本质上就是将这些事物及其属性与适当的word(单字)建立1-1对应。
这种过程虽然不像计数那样简单,需要反复,需要修正和深化,不可能一次完成,但在本质上,每一步无非就是对事物及其属性进行记录,并用一些word与它们建立1-1对应。
这些word开始只是少数人的专用语言,随着科学不断普及,这些专业术语也就逐步演变成人们的日常用语。
如果你仔细分析语言的各种成分,你将发现,人类语言的全部概念实际都是利用1-1对应这种简单想法(idea)生成的。
ﻫ2. 1-1 对应的进一步的意义和性质集合的1-1对应是定义在两个集合上的两个互逆的1-1变换所联合组合。
如集合{1,2,3}与集合{A,B,C}的 1-1 对应1 <-> A ,2 <-> B ,3 <-> C就是下列两个1-1变换的组合:f:( 1 -> A , 2 -> B , 3 ->C)g:( 1 <- A , 2 <- B, 3 <- C )其中f是{1,2,3}到{A,B,C}的变换,g是{A,B,C}到{1,2,3}的变换,且g与f互逆。
如果将二个变换改为f:( 1-> A , 2 -> B , 3 -> C )g:( 2 <- A , 1 <- B , 3 <- C )则尽管f和g都是1-1变换,使一个元素变到一个元素,但g与f不是互逆的两个变换,它们合在一起就不构成(同)一个1-1对应。