
【计】 projection geometry
投影几何学(Projective Geometry)是数学中研究几何图形在投影变换下不变性质的分支,其英文定义为“a branch of mathematics dealing with the properties and invariants of geometric figures under projection”。该学科的核心是通过引入“无穷远元素”构建统一的几何框架,消除平行线与相交线的差异性。
核心概念包含三点:
$$
(AB,CD) = frac{AC cdot BD}{AD cdot BC}
$$
应用领域涵盖计算机视觉(如三维重建)、艺术透视学(如达芬奇《最后的晚餐》构图)和天文测量(星体位置投影分析)。权威参考文献可参见美国数学学会(AMS)出版的《Projective Geometry》及剑桥大学数学系公开课程讲义。
投影几何学(Projective Geometry)是几何学的重要分支,主要研究图形在投影变换下保持不变的性质。其核心思想是:通过引入“无穷远元素”(如无穷远点、无穷远直线),将欧氏几何中的平行关系转化为相交关系,从而统一几何对象的投影特性。
投影变换
指通过中心投影(如光线从一点投射到平面)改变图形形状的变换。例如,三维物体在相机成像时,直线投影后仍为直线,但长度和角度可能改变。
无穷远元素
在投影几何中,平行线被认为在“无穷远处”相交。例如,两条铁轨在欧氏几何中平行,但在投影几何中,它们相交于地平线上的一个“无穷远点”。
交比不变性
四个共线点的交比(cross ratio)在投影变换下保持不变,这是投影几何的核心不变量。公式为:
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(A,B;C,D) = frac{AC}{BC} div frac{AD}{BD}
$$
德萨格定理
若两个三角形的对应顶点连线共点,则对应边交点共线(反之亦然)。这是投影几何的基石定理。
帕普斯定理
平面上两条直线上各取三个点,交替连接形成的交点共线,揭示了投影几何的关联性。
投影几何通过抽象化“观察者视角”的本质,成为现代几何学和工程应用的理论基础。其思想在拓扑学、代数几何中也有延伸。
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