首页 理论教育 数形转换改变了射影几何的地位

数形转换改变了射影几何的地位

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:在19世纪以前,射影几何一直是在欧氏几何的框架下进行研究,属于综合几何. 这门萌芽于古希腊的学科直到17世纪才雏形显现. 17世纪后半期,解析几何与微积分吸引了人们的注意力,成为一个时期数学发展的主流. 而射影几何的研究受到冷落,它在19世纪初才开始复兴.在对待复兴这个问题上,射影几何学家存在两种态度和作法: 一是以法国几何学家、力学家彭赛列( J. V. Poncelet, 1788—1867)

在19世纪以前,射影几何一直是在欧氏几何的框架下进行研究,属于综合几何. 这门萌芽于古希腊的学科直到17世纪才雏形显现. 17世纪后半期,解析几何与微积分吸引了人们的注意力,成为一个时期数学发展的主流. 而射影几何的研究受到冷落,它在19世纪初才开始复兴.

在对待复兴这个问题上,射影几何学家存在两种态度和作法: 一是以法国几何学家、力学家彭赛列( J. V. Poncelet, 1788—1867)为代表,为实现射影几何具有自己独立的目标,用综合法研究,并将图形在投影和截影F保持不变的性质当作研究主题. 在工作中坚持三个观念: ①透射图形观念,即对任一图形运用透射法,找出它在投影和截影下哪些不变的性质; ②连续性原理. 如果一个图形从另一个图形经过连续的变化得出,则这个图形仍具有几何不变性; ③对偶原理,即平面图形中的“点”和“线”之间的对称性. 如果在所涉及的定理中,将“点”换成“线”,同时将“线”换成“点,那么就可以得到一个新的定理. 最终把射影几何知识形成了统一的系统化的理论体系. 二是以德国数学家默比乌斯(A.F.Mobius,1790—1868) 和普吕克(J. Plücker, 1801—1868)为代表,另辟新径,开创了射影几何研究的解析(或代数)道路.

默比乌斯在其《重心计算》一书中第一次引进了齐次坐标,这种坐标后被普吕克发展为更一般的形式,它相当于把笛卡儿坐标x,y换成引进齐次坐标后,平面上的曲线、空间里的曲面就可以用齐次坐标方程来表示,从平面到平面或从空间到空间的变换也可以用代数形式给出,并用代数方法讨论图形的不变性质. 普吕克在研究中坚持几何与解析法的完美结合,他除了引进齐次坐标还引进了线坐标,这样,许多射影几何的基本结果(包括对偶原理)都能用代数进行推导. 随着齐次笛氏坐标系、齐次射影坐标系、笛氏坐标与射影坐标之间转换的建立,直线上的点与非零的有序且成比例的二数组建立了一一对应关系,平面上的点与非零的有序的成比例的三数组建立了一一对应关系(成比例的三数组表示同一点),创造了以代数方法研究直线上、平面上的几何问题与几何图形的方法.

交比的思想出现于公元4世纪,一直到19世纪才完善. 1847年,数学家施陶特在他的《位置几何学》中,把共线四点配上坐标x1,x2,x3,x4,把交比定义为同样,通过一点的四条直线的交比为(m1,m2,m3,m4)=这里(mi,mj)表示直线mi和mj之间的交角,连同其符号一起考虑. 交比在射影变换下是不变的,等于-1的交比称为调和比.在这个定义之下,射影几何摆脱了度量关系,成为与长度等度量概念无关的全新学科,施陶特指出: 射影几何的概念在逻辑上先于欧氏几何概念,因而射影几何比欧氏几何更基本.

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈