- •Аналитическое представление проективных преобразований 71
- •Дополнительная литература 91 введение
- •Структурно-логическая схема курса «проективная геометрия»
- •Исторические сведения
- •Проективное пространство
- •Аксиомы проективного пространства
- •Модели проективной прямой, проективной плоскости
- •Изоморфизм моделей
- •Проективная система координат
- •Проективный репер
- •Координаты точки на прямой (плоскости)
- •Принадлежность трёх точек одной прямой
- •Однородные проективные координаты
- •Уравнение прямой. Координаты прямой
- •Взаимное расположение двух прямых
- •Принадлежность трёх прямых одному пучку
- •Координаты точки и уравнение прямой в пространстве
- •Преобразование координат
- •Принцип двойственности
- •Теорема Дезарга
- •Простое отношение
- •Сложное отношение
- •Гармонизм
- •Гармонические свойства полного четырехвершинника
- •Квадрики на проективной плоскости
- •Классификация кривых второго порядка на проективной плоскости.
- •Взаимное расположение прямой и квадрики
- •Уравнение касательной
- •Полюс и поляра
- •Теорема Штейнера
- •Теорема Паскаля и ее предельные случаи
- •Задачи на построение, связанные с овалом
- •Прямые и квадрики на расширенной евклидовой плоскости
- •Проективные преобразования
- •Проективные преобразования плоскости
- •Аналитическое представление проективных преобразований
- •Перспектива
- •Отображение пучка в пучок
- •Инволюция
- •Коллинеация
- •Инварианты коллинеации
- •Гомология
- •Гомологии на расширенной плоскости
- •Дополнительная литература
Задачи на построение, связанные с овалом
Задача 1. Даны пять точек А, В, С, D, F - инцидентные овальной квадрике, прямая проходящая через одну из точек. Построить точку пересечения этой прямой с квадрикой. (Квадрика не изображена).
Решение. Применим теорему Паскаля. Пусть прямая проходит через точку А - а.
Обозначим: А = А1 , В = А2 , С = А3 , D = А4 , F = А5 ,
тогда а=(А1А6) , и точку А6 необходимо построить.
(А1А2) ∩ (А4А5)=P, (А2А3) ∩ (А5 А6)=Q, (А3А4) ∩ (А6А1)=R.
По теореме Паскаля точки P, Q, R - коллинеарны.
Из этих точек можно построить: P=(А1А2)∩(А4А5) и R=(А3А4)∩(А6А1),
А значит можно построить паскалеву прямую (PR). Тогда можно найти точку Q
Q = (А2А3)∩(PR) , а значит, становится известной прямая (А5 А6) = (А5Q).
Тогда А6 = (А5 А6)∩(А6А1).
Построение:
1. P = (А1А2) ∩ (А4А5)
R = (А3А4) ∩ а,
Q = (А2А3)∩(PR),
2. А6 = (А5 Q)∩ а
Задача 2. Даны пять точек А, В, С, D, F - инцидентные овальной квадрике. Через одну из них построить касательную к квадрике. (Сама квадрика не изображена).
Решение. Будем строить касательную через точку А . Так рассматривается касательная, то задача будет сводиться к предельным случаям теоремы Паскаля.
Обозначим А = А1 = А6 , В = А2 , С = А3 , D = А4 , F = А5 ,
тогда необходимо построить прямую (А1А6).
(А1А2) ∩ (А4А5)=P, (А2А3) ∩ (А5 А6)=Q, (А3А4) ∩ (А6А1)=R.
По теореме Паскаля точки P, Q, R - коллинеарны.
Из этих точек можно построить P = (А1А2)∩(А4А5) и Q = (А2А3) ∩ (А5 А6).
А значит можно построить паскалеву прямую (PQ).
Тогда можно найти точку R - R= (А3А4)∩(PQ) , а значит, становится известной прямая (А1 А6)=(А1R).
Построение:
P=(А1А2)∩(А4А5)
Q=(А2А3)∩(А5А6)
R=(А3А4)∩(PQ).
(А1А6)=(А1R) - искомая касательная.
Задача 3. Даны четыре точки А, В, С, D - инцидентные овальной квадрике, и касательная в одной из них. Через вторую точку проведена прямая. Построить точку пересечения этой прямой с квадрикой. (Сама квадрика не изображена).
Решение. Пусть дана касательная в точке А - а. Через В проведена прямая b. Будем строить вторую точку пересечения прямой b с квадрикой. Так рассматривается касательная, то задача будет сводиться к предельным случаям теоремы Паскаля.
Обозначим А = А1 = А6 , С = А2 , D = А3 , В= А4 , тогда а=(А1А6) , b =(А4А5) и точку А5 необходимо построить. (А1А2) ∩ (А4А5)=P, (А2А3) ∩ (А5 А6)=Q, (А3А4) ∩ (А6А1)=R.
По теореме Паскаля точки P, Q, R - коллинеарны. Из этих точек можно построить
P = (А1А2)∩(А4А5) и R = (А3А4)∩(А6А1),
А значит можно построить паскалеву прямую (PR). Тогда можно найти точку Q
Q = (А2А3)∩(PR) , а значит, становится известной прямая (А5 А6) = (QА6). Тогда А5 = (А5 А6)∩(А4А5).
Построение:
1. P = (А1А2) ∩ b и
R = (А3А4) ∩ а,
2. Q = (А2А3)∩(PR),
3. А5 = (QА6)∩ b.
Задача 4. Даны четыре точки А, В, С, D - инцидентные овальной квадрике, и касательная в одной из них. Построить касательную к квадрике через другую точку. (Сама квадрика не изображена).
Решение. Пусть дана касательная в точке А - а. Будем строить касательную через В. Так рассматриваются касательные, то задача будет сводиться к предельным случаям теоремы Паскаля.
Обозначим: А=А1 =А6 , С = А2 , D = А3 , В= А4= А5, тогда а=(А1А6), тогда необходимо построить прямую (А4А5). (А1А2) ∩ (А4А5)=P, (А2А3) ∩ (А5 А6)=Q, (А3А4) ∩ (А6А1)=R.
По теореме Паскаля точки P, Q, R - коллинеарны. Из этих точек можно построить
Q = (А2А3) ∩ (А5 А6) и R = (А3А4)∩(А6А1), а значит можно построить паскалеву прямую (QR). Тогда можно найти точку P - Р = (А1А2)∩(PR) , а значит, становится известной прямая
(А4 А5) = (РА4) – искомая касательная.
Построение:
1. Q = (А2А3)∩(А5А6) ,
R = (А3А4)∩ а,
Р = (А1А2)∩(PR),
2. (А4 А5) = (А4Р) -
искомая касательная..
Задача 5. Даны три точки А, В, С - инцидентные овальной квадрике, и через две из них проведены касательные. Через третью точку проведена прямая. Построить вторую точку пересечения этой прямой с квадрикой. (Сама квадрика не изображена).
Решение. Пусть даны касательные в точках А - а и В - b.
Через С проведена прямая с. Будем строить вторую точку пересечения прямой с с квадрикой. Так как рассматриваются касательные, то задача будет сводиться к предельным случаям теоремы Паскаля. Обозначим А = А1 = А6 , В = А2 = А3 , С= А4 ,
тогда а=(А1А6) , b =(А2А3) и прямая с = (А4А5) . Точку А5 необходимо построить.
(А1А2) ∩ (А4А5)=P, (А2А3) ∩ (А5 А6)=Q, (А3А4) ∩ (А6А1)=R.
По теореме Паскаля точки P, Q, R - коллинеарны. Из этих точек можно построить: P = (А1А2) ∩ (А4А5) и R = (А3А4)∩(А6А1), а значит можно построить паскалеву прямую (РR).
Тогда можно найти точку Q=(А2А3)∩(PR), а значит, становится известной прямая (А5 А6) = (QА6). Тогда А5 = (А5 А6)∩(А4А5).
Построение самостоятельно.
Задача 6. Даны пять точек А, В, С, D, F - принадлежащие овальной квадрике и точка М не инцидентная квадрике. Построить поляру точки. (Сама квадрика не изображена).
Идея решения. Проведем прямые три прямые, например, (АМ), (ВМ), (СМ). Построим последовательно точки Х, Y, Z (см. задачу 1), затем К, N. Прямая (КN) - искомая (обоснуйте.)
Задача 7. Попробуйте решить самостоятельно предыдущие задачи, применяя теорему Брианшона.