射影對應

射影對應

射影對應是射影幾何中最重要的一種對應,通常指射影空間(平面、直線)之間保持共線性和共線四點的交比不變的點的一一對應

當兩個對應的射影空間(平面、直線)重合時,這種集合到自身的射影對應,通常稱為射影空間(平面、直線)的射影變換。在兩個射影空間(平面、直線)都建立了射影坐標系后,它們之間的射影對應可以用對應點坐標之間的關係表出。

簡介


射影對應亦稱射影映射(projective mapping)、直射映射(collineation mapping)。
射影空間 到射影空間 的映射F稱為射影映射:
(1)如果子空間 ,則;
(2)對於每個子空間,存在,使得;
(3) ,當且僅當。

一維射影映射


設l和l’是兩條射影直線,f是從l上的點集到l’上的1-1映射,保持l上的任何四點的調和共軛性不變(即:若l上的四點A,B,C和D滿足交比,則和滿足),則稱f為從1到I'的一維射影映射(onedimensional projective mapping)。
一維射影映射保持任何四點的交比不變,且其逆映射也是一維射影映射。
兩個一維射影映射的合成仍是一維射影映射。
一維射影映射由三對對應點唯一決定(一維射影映射的基本定理),即: 若 和是l上的三個不同點, 和是上的三個不同點,則有唯一的射影映射f,使。
一條射影直線到自身的射影映射稱為一個一維射影變換。若一個一維射影變換有三個不同的不變點,則該一維射影變換是恆等變換。設l上的點P的射影坐標為 ,點的射影坐標為,則f可以由下列非奇異線性變換來表示:
其中一切為常數,且,係數行列式。

二維射影映射


設π和π'是兩個射影平面,f是從π上的點集到上的點集的1-1映射,保持點的共線性不變(即: π 上的共線點的象是上的共線點),則稱f為從π到的二維射影映射(two-dimensional projective mapping)。
二維射影映射保持共線四點的交比不變,且其逆映射也是二維射影映射。
兩個二維射影映射的合成仍是二維射影映射。
二維射影映射由四對一般位置的對應點唯一決定(二維射影映射的基本定理),即:
若和是π上的四個不同點,其中任何三點不共線, 和 是上的四個不同點,其中任何三點也不共線,則有唯一的射影映射f,使。
一個射影平面到自身的射影映射稱為一個二維射影變換。若一個二維射影變換有四個不同的不變點,其中任何三個不共線,則該二維射影變換是恆等變換。
設π上的點P 的射影坐標為(),點的射影坐標為( ),則f可以由下列非奇異線性變換來表示:
其中一切為常數,且,係數行列式。
從π到的二維射影映射f誘導出從π上的直線集到π'上的直線集的1-1映射,因為π上的任意直線l上的點在f下的象必在上的某直線l'上,從而產生了映射。
設l的直線坐標為,I'的直線坐標為,則f'也可以由非奇異線性變換來表示:
其中。是 在 中的代數餘子式,係數行列式。

三維射影映射


設K 和K'是兩個射影空間,f是從K中的點集到K'中的點集的1-1映射,保持點的共面性不變(即: K 中的共面點的像是K'中的共面點),則稱f為從K到的三維射影映射(three-dimensional project ive mapping)。
三維射影映射保持點的共線性和K中的任何共線四點的交比不變,且其逆映射也是三維射影映射。
兩個三維射影映射的合成仍是三維射影映射。
三維射影映射由五對一般位置的對應點唯一決定(三維射影映射的基本定理),即: 若 和是K中的五個不同點,其中任何四點不共面, 和則有唯一的射影映射f,使。
一個射影空間到自身的射影映射稱為一個三維射影變換。
若一個三維射影變換有五個不同的不變點,其中任何四個不共面,則該三維射影變換是恆等變換。
設k中的點p的射影坐標為( )點的射影坐標為( ),則f可以由下列非奇異線性變換來表示:
其中一切 為常數,且,係數行列式。
從K到的三維射影映射f誘導出從K中的平面集到K'中的平面集的1-1映射。因為K中的任意平面α上的點在f下的象必在上的某平面上,從面產生了映射。設α的平面坐標為,α'的平面坐標為,則f'也可以由非奇異線性變換來表示:
其中,是在中的代數餘子式,係數行列式。