射影几何3:拓广平面
1 拓廣平面
1.1 先說拓廣直線,
對于平面上的一條直線來說,如果將正反方向無窮遠點合并,就產生一個類似環狀的拓廣直線。
- 拓廣直線上一點不能把拓廣直線分成不連通的兩段;而拓廣直線上的兩普通點把它分成兩段,其中一段包含無窮遠點,另一段就是原來直線上的線段.?
1.2 拓廣平面
凡是平行的拓展平面,都在無窮遠處相交。單個拓廣平面總時存在。
圖 2 設有平面Ps和Pr平行,則Ps和Pr在無限遠處相交,相交的集合是一個無限大半徑的園(按照極限論,無限大半徑的園,就是直線)。所以,圖中和代表無限遠圓上的一個點。故:
- 定理1.1.1 拓廣平面上任意兩點決定一條直線
是這樣的事實:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖2? ? 拓廣平行平面?
這里提醒的是,“兩個無窮遠點連成直線” 不是圖1中圖中和連成直線,事實上,圖中和是一個點。“一組平行線在無窮遠處交于一個點”,這點務必注意。
上面說的“ 3)兩個無窮遠點連成直線” 指的情況如圖2所示。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖三? 拓廣平面上兩組平行線,分別相交于無限遠圓的兩點上( C和d )
如圖三,K1、K2、K3 構成平行線,它們將交于Cu和Cv(兩點重合),而無窮遠點(Cu和Cv)和無窮遠點(du和dv)構成無窮遠直線。
- (ⅰ)拓廣平面上任意兩條拓廣直線如果作為普通直線平行,那么此兩拓廣直線上的無窮遠點相同,否則不同;
- (ⅱ)拓廣平面上所有的無窮遠點構成一條直線,它上面沒有普通點,這條直線稱為無窮遠直線.
2 拓廣平面的實際意義
將圖四中左邊的棋盤格放于地面,然后繪制成拓廣平面,如右側。顯然棋盤格上有兩組互相垂直的平行線族;分別交于天際線的R點和S點,R和S是無限遠的圓上,也就是說,RS這兩個無限遠點連成一條線。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖四:棋盤在投影后圖形樣貌,右上圖沒考慮交比,右下圖考慮交比
右圖中上邊的目測起來似乎不是平面,而下邊的目測更像是個平面。這是交比不對造成的。后期我們將論述另一個重要概念:交比。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖五 按照射影幾何,棋盤格的標準畫法
總結
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