射影几何学的交比

如题所述

交比是一项基本的射影不变量。
根据关于射影对应的基本定理,一维基本形(例如,点列)间的一个射影对应是由三对对应元素惟一地确定的。由此可以推知,若在一个射影对应中,一个一维基本形中的四个元素□1,□2,□3,□4依次对应于另一个一维基本形中的 □则四元素组□1,□2,□3,□4和□必有某种共性。交比就是这样的共性。
设在一个一维基本形中,元素□□(□=1,2,3,4)的齐次坐标是□,而用(□□,□□)表示行列式
□则交比
□ (3)交比经过射影变换(例如投影或截影)不变。
若在一个一维基本形中,随意选取三个不同的固定元素□1,□2,□3,而对于任意元素□,设
□则□ 的位置和□ 的一切值(包括∞)一一对应。特殊地,当□=□□时,□=∞;□=□□时,□=0;□=□□时,□=1。因此,□可以作为基本形中的非齐次坐标。若再令 □=□1/□0,则(□0,□1)是基本形中的齐次坐标,称为射影坐标。特殊地,□1,□2,□3的坐标依次是(0,1),(1,0)和(1,1)。这三个元素叫做射影坐标系的基元素。
在欧氏空间,若□1,□2,□3,□4是四个共线点,而用□□□□表示由□□到□□的有向线段长,则
□ 在欧氏平面,若□□,□□,□□,□□是经过同一点的四条直线,而用(□□□□)表示由□□到□□的有向角,则

四个元素有24种排列法,但对于一般位置的四个元素只有 6个不同的交比值,对于某种特殊位置的四个元素,则六个交比值中至少有两个相等。例如,当交比(□□,□□,□□,□□)=-1时,这四个元素称为构成调和组。这时□□和□□,□□和□□都可以对调,元素偶□□,□□和□□,□□也可以对调,而交比不变;而且元素的其他次序所对应的交比值都是2或1/2。这表明,对于构成调和组的四个元素,变动其排列次序,只有3个不同的交比值,即-1,2,1/2。当然,在射影相关的基本形中,调和组对应于调和组。
在调和组□□,□□,□□,□□里,□□也叫做□□对于□□,□□的共轭;已给□□,□□和□□,可以用直尺作图求□□。图4求□□对于□□□□的调和共轭□□的作图法表示,已给点列中任意三点□□,□□和□□,求□□对于□□,□□的调和共轭□□的作图法。注意□,□可以是经过□□□的任意直线上的任意两点。还可以看出,当□□趋于□□(或□□)时,□□也趋于□□(或□□)。因此,调和组中可以有三点重合。

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