Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Васильева М.В. Лекции по проективной геометрии учеб. пособие для студентов мат. фак

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
8.94 Mб
Скачать

Поставки в строющѳмоя соответствии

С

 

между полями

 

И

О Т

 

прямой

in

 

 

прямую

m '

 

 

 

 

 

 

 

 

С

(m)

 

т.'

 

 

 

 

(8)

 

2)

Аналогично,

между пучками

F(...

)

 

и f'f...

)

 

 

установим

проективное

соответствие

Pc

, в

кото

-

 

ром прямым

Ff

,

FG

,

FH

 

соответствуют

пря

-

 

мне

Ff'

,

FU\

 

FW

 

.

 

 

 

 

 

 

 

Рр:

 

F(FEtFG,,FH..)

 

xFfF'EÏ

Ffypb'..)

(9)

 

Каждой прямой

Fh

 

пучка

 

F

в

атом соответствии

 

отвечает

прямая m '

 

пучка

F'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PF(m)=m'

 

 

 

 

 

 

 

(10)

 

Поставим в соответствии

С

 

прямой

m

прямую m '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(11)

 

S)

Затем, рассмотрим

произвольную

точку

M

плоскости

 

 

°{

, не

принадлежащую прямой

 

.EF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M 4 FF

(12)

 

 

Поскольку она не принадлежит прямой

Е ^

она

 

определит две

различные прямые

m

и

m

 

пучков

 

Е

и

F

, проходящие черев

нее

 

 

 

 

 

 

 

т = £ Л Т ,

 

m~FM,

ю-^тфЕЕ.

 

Ц з

)

Если бы строющеѳоя соответствие

С

 

было

коллинеаци-

ей,

то в

ней точке

 

M

соответствовала бы точка M '

,

прюадлагащяя

ррймнм

w '

Г т '

,

соответствующим в

 

С

прямым

m

и

m

. Поскольку,

ни

m

, ни m

180.

нѳ совпадают

Q EF}

 

им соответствующие

m' , m '

в

соответствии

С

не

совпадают с E'f'

, пото­

му не совпадают между

собой

 

 

 

 

w'fra/

 

(14)

и,8начит, определяют точку. Поставим ее в соответствие точке M в нашем соответствии

 

 

 

 

 

 

M ' « • * » ' » « ;

 

 

 

 

(15)

 

 

 

 

 

 

С(М)=М./

 

 

 

 

(16)

Точка

M

 

в

силу

(14) не будет принадлежать

прямой Е'Р'

 

 

 

 

 

 

М'фЕГ.'

 

 

 

 

(17.)

4)

Рассмотрим

произвоиьную прямую

t

, не

проходящую

ни

черев

точку

 

Е

, ни

черев

точку

F

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•(18)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г'

 

</

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и',

/ M

 

а'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щие прямой

EF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Mtc

6,

 

MifEF%

 

 

 

 

(19)

и найдем

геометрическое

место

точек

М/

 

им

соответст­

вующих в

строящемся

соответствии С

 

. Каждую такую

точку

Мі

нужно

соединить о точками

и

F

прямыми

гп-

и

^ , '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щ-ЕМІ,

m - F M ; ,

 

 

ш

найти им соответствующие в проективных

соответствиях

 

h

« PF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

181 /

 

 

 

 

 

РіЫ-ъ',

 

Р,(т,.) = т/

 

 

(

2 1 )

и ввять их точки

пересечения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ut ' -

/

-

'

 

 

 

 

(22)

В силу

(19)

и

(17)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tii'tB'F.'

 

 

 

 

 

 

 

( 2

3 )

Докажем,

что ѳти точки

М,-

будут

 

лежать

также

на

пря­

мой

I

 

и ваполнять все ее.точки,

кроме

точки

пересе­

чения

ее

е.

ET?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для етопо рассмотрим перспективное соответствие

П

 

между пучками

 

 

 

)

 

и

Г(...

 

)

о

осью перспективы

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В этом

соответствии

прямые

т-

и

т(

будут соотве­

тствующими,

так как проектируют

точку М{

оси

перспе­

ктивы,

прямая

ÇF

будет

соответствовать сама себе,-

как

линия

центров

перспективных

пучков

 

 

 

 

 

'

 

€(mit£P...)xF(ffi,l¥,...).

 

 

 

 

<24>

 

В проективных

соответствиях

и

 

Рр

 

этим

пучкам

оудут ооотвѳтстовать пучки

Et)

и

 

F'f-

)

, причем в

силу

(21),(6

)

прямым

гп,-

,

EF

 

будут

соответст

-

вовать

в

Р£

 

 

прямые

т/

,

E'f

 

 

 

 

 

Ц:

 

 

В(ті>ЕР>..).кЕ'(т/>£^:..)1

 

 

 

 

 

« б )

а прямым

mt-•

• ЕЕ

 

в

соответствии

^

будут

соответствовать

в

силу

(21),

(9)

 

прямые

т(-

,

ЕЕ

Pf:

 

'

F(*iH~.)*Ffa'tFt'..J

 

 

 

 

 

 

( 2 б

)

Сравнивая (24),(25) и (26) получаем,

что если в

пучках

Е

 

л

F'

очхтать соответствующими

те

прямые,

ко-

1Ѳ2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

торыѳ соответствуют

в

и

Рт

соответствующим

пря­

мым в перспективном

соответствии

(24), то от пучка

f f „ J

к ему соответствующему

пучку

Ff,„) можно перейти

цепоч­

кой проективных и перспективны!? соответствий

 

 

Е'(п>і еЪ'...)*Е<щ.&,'~У* F ( 4

к,..)

к Ffa,

FIE:..),

 

U 7 )

и,ѳначит, это соответствие будет

проективной

 

 

Поскольку в этом проективном соответствии линия центров

ET'.

соответствует

сама себе,

это соответствие

являет­

ся перспективным

 

 

 

 

 

 

 

 

€'(т£&г.1хг'(я,:*ъи

 

 

( 2

9

)

значит,

точки М/1

 

соответствующие в силу (16) точкам

М±

в соответствии

Су

будут

в силу

(22) точками

пересечения соответствующих прямых двух перспективных пуч­

ков

Е'(... J M F(...JT

а потому лежат на одной прямой

I'

- оси перспективы

этих пучков. В силу (23) точки

М /

не лежат на прямой EFF'

Всилу взаимной однозначности соответствий (24),(25),

(26)всякая другая точка прямой £ ' будет образом неко­

торой точки прямой t

,

Поставим в соответствие прямой £ • прямую £

 

 

 

'С(£) = 1'

~ -

{301

Тогда в силу

построения

соответствия для каждой

точки

M

, не принадлежащей EF}

(7/)J

будет выполняться

основное

требование коллинеации:

в_сем_пр_ямым _т_L

т_ ,

: t

I проходящим

черев нее,будут

соответствовать пряные

m'

,

fn' , £/

» проходящие черев соответствующую

точку

M '

 

 

 

 

б) Таким образом,осталооь

лишь

указать

соответствующую

любой точке

прямой

ВF

а

проверить выполнение этого

же

требования. Точке

 

В

согласно

условию теоремы

поста­

вим в соответствие

точку

В'

. В

силу

построения

(18)

воем прямым

m

,

проходящим черев

В

будут соотве

-

тотвовать прямые, проходящие через соответствующую точку

Е'

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Также

точке

F

поставим

в соответствие

точку

 

F"

, воем прямым

m

,

проходящим

через

F

 

будут

соответствовать в силу

(9,10

) прямые

m '

,

проходя -

щиѳ черев

соответствующую точку

F

 

 

 

 

 

 

 

 

Более

того, из того, что в силу построения

(10)

точ­

ке

M

прямой

і

, не

принадлежащей

прямой

В F

,

соответствует

точка

 

принадлежащая

соответствую

щей прямой

I

'

, и

аналогично не

принадлежащая пря

мой

E'F\

 

следует,

что

еоли две

прямые

і

и

п

пе­

ресекаются

в точке

M

 

не

лежащей на

ВF

 

,

то

со­

ответствующие

прямы*

V

 

п'

 

 

 

 

 

 

 

 

делжнн первоекаться в соответствующей точке

M

не

лежащей всилу^на

£'F'.

.

 

 

 

 

Поетвму » силу взаимной одноаначаооти построенного

соответствия

С

прямые перѳо*кающиеся

на прямой

£ . /

f

-

г

у-

 

 

 

\ -

,/\

\

г

 

, 7

\

 

/

 

 

 

//

 

 

 

 

 

 

 

184.

ßF

 

перейдут в прямые, пѳресекающиеоя на прямой € Ff

Следовательно,

пучок прямых о

центром 5

на прямой

EF

перейдет

в

соответствии

С

в пучок

прямых о цен •

тром

S'

,

лежащим на прямой

 

E'F'.

 

f Nj/J F

Л

G

t'

f

/

Поставим в соответствие проиввольной точке

S

 

прямой

EF

центр 5

пучка прямых плоскости

<*

,

соотве-

тствующих прямым пучка о центром в точке S

 

 

 

 

 

с (s)--s:

<?*>

В силу построения основное требование коллинеации

 

автома­

тически

выполняется: прямым^ проходяшян_чере_8_ £

_

будут

соответствовать прямые^ проходящиеjepe8jJOoraOTOTBjpaçQ0_ точку_ _ S / _ •

Построенное соответствие С

-

искомая кохлинеапия.

Следствие 1.Сравнивая теорему

2

о теоремой 8 ,

получим, что четыре пары произвольно ввятых в двух плоско­ стях точек, по три не лежащих на одной прямой, определяют одну и только одну коялинеацию, в которой они являются со­ ответствующими.

Следствие 2 .Заменяя слово "точка" на олово "прямая" и рассуждая двойственно, получим двойственную тѳорему.Четыре пары произвольно ввятых в двух плоскостях прямых, по три не проходящих черев одну точку, определяют одну к только одну коллинеацию, в которой они являются оботвв - тствующими.

Следствие 2. Коллинеацяя,'сохраняющая четыре прямые, по три не проходящие черев одну точку, является тождест -

185.

вом , ибо в сижу следствия 2 сущеотвует единственная коллинѳация, сохраня­ ющая эти прямые и тождественное прео­ бразование является таким.

Следствие 8.Три пары произвольных прямых не про­ ходящих черев одну точку и пара проивволвных точек,не

лежащих на этих прямых определяют коллинѳа - цию, в которой они яв - ляютоя соответствую­ щими, так как три пря­ мые в плоскости

дают и пересечении три точки и также три прямые во вто­ рой плоскости и тем самым получаем четыре пары соотве­ тствующих точек;

Следствие 4.Три пары произвольных точек, не лежа­

щих на

одной прямой,

и пара

произвольных

прямых, не

 

 

 

 

 

проходящих ни

черев

/

—j

I

 

1

одну ив

этих

точек,

 

 

 

 

 

определяет коллинеа-

 

 

 

 

 

цию, в которой

они

• •

 

 

' .

 

являются соответст­

 

 

 

 

 

вующими, так как ѳти

 

J.

i

,

I

три пары точек опре­

 

 

 

 

 

деляют три пары пря­

 

 

 

 

 

мых ' и

по следствию

 

 

 

 

 

2.

 

 

186.

§ 42. Аффинная коллинеация

Определение.Аффинной коллинѳацией между двумя поля­ ми « и ос' называется такая коллинеация, при которой несобственная прямая и* плоскости с* соответствует несобственной прямой и*' плоскости <*'

. F'

в '

u'

 

1

В силу следствия 4 § 4і аффинная коллинеация между дву­ мя плоскостями определяется тремя парами соответствующих

собственных

точек,

не лежащих на одной прямой, так как "пару

соответствующих

прямых дают несобственные

прямые if* и ѵ *

плоскостей

и

« ' .

—..

В дополнение к принадлежности и сложному отношению четырех точек одной прямой, которые оохрѳняютоя пря лю - бых коллинеациях, при аффинных коллинеациях еще сохраня­

ются пар^ллѳлжость_и_п£остов_отао^^

 

 

точек

одной

прямой_.

<

 

 

 

Теорема І.При

аффинной коллинеации

сохраняется парал-

лѳльность.

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

Действительно,

если две прямые

£'

• t

tn первого

п о л я п а р а л л ѳ л Е Н ы

" .

 

 

 

то

они имеют общую неооботвенную

точку

*

 

 

£ х т - - У *

'

 

( 2 )

187.

H

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

а есобетвѳнная точка Я

принадлежит несобственной

пря­

мой

и*

, которой соответствует несобственная прямая

у ' *

плоскости

ы. '

,

Поэтому соответствующая

точке

С т о ч к а

Я/

должна принадлежать несобственной

прямой

 

 

 

.

Я'си'?

 

 

 

 

 

(3)

то еоть

является

также неооботвенной Я'*, прямые

I '

и т\

Соответствующие

пряным

ê

и

то;

должны проходить

черев

ету

несобственную

точку

Я'

,

так

как прямые Е

 

и я?

проходят

череа

точку Я,

 

 

 

 

 

 

т'оХ'*

(4)

поѳтону они параллельны

 

film'.

(5)

Теорема 2.При а|>|инной^коллинѳа^и_сохр_аняѳтся_ простое отношение трех точѳк_одной_прямой.

Пуоть

 

 

 

три

точки одной прямой

 

и

т.

і' ,

M ' ,

Я'

-

соответствующие им точки

прямой

 

. Докажем,

что.простые

отношения

их

равны

 

 

 

Ш

MW'

 

 

 

 

 

(б)

 

 

М/Ѵ

точку К* '

 

 

и

 

Рассмотрим несобственную

прямой

. Е й ,

как

точке

пересечения

прямых

и и г / *

,

должна со­

ответствовать точка пересечения соответствующих прямых

и'

и

« / ' * ' , то есть несобственная точка К'

прямой

 

и'

188.

Но в силу определения сложного отношения четырех точек,

одна

И8 которых несобственная ( 5

6) сложное отношенже-

(ШМК*)

равно

 

 

также

 

 

 

но в силу следствия I

§ 40

олажнне отношения

соответствующих точек

при любой коллинеация равна

 

ß#MK*)

= (L'*fl1<').

(9)

Сравнивая (2),(3) и (4), получки искомое (б) .

$ 43. Перспективная

коллинеация

 

 

Соответствие

между двумя плоскостями, которое полу-

 

 

,5

 

чается при цен -

/оі \

^

yfl

 

тральном проѳк -

 

 

 

 

тированжи as точ­

 

 

 

 

ки S

о плоско­

 

 

 

 

сти

«

на плоо -

• н ' / ^ х .

 

/

/

кость

<*'

, как

л ,

 

j

 

легко видеть, яв-

ляетоя коллинеаціей (точка переходит в точку, прямая -

- в прямую, сохраняется принадлежность). Такая коллине­

ация навивается перспективной.

Определение. Коллинеация между_ двумя полями _°<_ _ и

в.' нааывается_персітежтивной,

"

~~~

если каждая

пара^оответотвукоах. влементов принадлежит

одному_тому_ «_элемѳнту_ _сдаоі_свявгн. Центр g

ѳтой_свявки

HaBOTt£TCH_ueHTj^j]epçneKTKBHj. прями ѵѵ

пересечения

плоскостей _°<

ж _ с*

_ - ocM_nejpcne-

189.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ