基本介紹
距離的射影測度(射影距離)和夾角的射影測度(射影角度)合稱為射影測度(projective measure)。射影測度是凱萊(A.Cayley)於1859年建立的,1871年,克萊因(C.F.Klein)利用射影測度的概念來說明非歐幾何學。非退化的二階曲線有實虛兩種情況,若絕對形為非退化的實二階曲線,則可構成羅氏幾何;若絕對形為非退化的虛二階曲線,則可構成黎氏幾何,這兩種幾何合稱非歐幾何,這樣非歐幾何就可以從射影測度的概念導出,因為射影測度是由交比來定義的,它屬於射影性質,所以非歐幾何可以利用射影測度從射影幾何導出 。
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
在平面內,取定一條常態二級曲線,並選定一常數k(k≠0)。對於平面內的任意兩條直線a、b,從它們的交點引的兩條切線t、t(圖1),作函式
![射影角度](/img/9/f58/wZwpmLwETOzAjMyUzN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1czLzczLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
因為二直線a、b確定以後,它們的交點也就唯一地確定,二切線t、t隨即也被確定,由於
![射影角度](/img/7/40a/wZwpmLzUjM1QzN2QzN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0czL0gzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/e/bdd/wZwpmL3MDN0YjMxcTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3UzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![圖1](/img/6/1a8/wZwpmL0MDO4UTN4QDO2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0gzLxgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/6/442/wZwpmLyUzM4MzN1cDN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3QzL0UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/6/442/wZwpmLyUzM4MzN1cDN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3QzL0UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
所以函式由二直線a、b唯一確定(除符號外)。利用交比的性質,可以驗證函式滿足下列三個條件 :
![射影角度](/img/0/328/wZwpmLzcDN1gzMxQTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0UzL1QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
1.,
![射影角度](/img/a/b56/wZwpmL0IjM3YDO5UjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1YzL3EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
2.;
3.若直線a、b、c相交於一點,則
![射影角度](/img/1/53c/wZwpmL0QTN0MTM5AjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwYzLzMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/e/f7a/wZwpmLxIDMxkTO1cTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3UzLxEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
定義函式稱為二直線a、b的有向夾角的射影測度,簡稱為射影角度。預先規定的二級曲線稱為這測度的絕對形,常數k稱為測度係數 。
下面我們研究射影角度的表達式。
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
設二級曲線(給定的絕對形)的方程為
![射影角度](/img/8/2fe/wZwpmLwEDN1ETN5EjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxYzLwUzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/8/71f/wZwpmLxAjNyYDO1cjNyYDM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3YzLwczLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/c/cae/wZwpmL0QTMwgDNwQzN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0czL4IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
二直線a、b的坐標分別為及,由a、b的交點所引的二切線t、t(它們a、b屬於同一線束)的坐標可以表為
![射影角度](/img/7/e28/wZwpmL1AzN4MDOwQzN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0czLzYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/e/de2/wZwpmL2UDN5kDO5MTOwMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzkzLzIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
由於與二級曲線相切,故有
![射影角度](/img/1/cf9/wZwpmL1EDMyADNxAjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwYzL1QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
展開,得
![射影角度](/img/0/c56/wZwpmLzgzM3EjM4QTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0UzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/2/f28/wZwpmL4cjM4MTN0gTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4UzL2AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
其中。
所以
![射影角度](/img/a/dbb/wZwpmL0EDM2AzM3gDN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4QzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/7/062/wZwpmLyIjNykjNyUjNxIDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL1YzLzUzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/e/de2/wZwpmL2UDN5kDO5MTOwMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzkzLzIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
如果以表示這兩個根,那么的坐標分別為
![射影角度](/img/7/4f2/wZwpmLxQDMyQDM4kDN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL5QzL1QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
因此
![射影角度](/img/3/283/wZwpmLwIDN4gjN0gjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4YzL3AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/f/7a2/wZwpmL4MDOzkjM3EzN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxczL1QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/0/630/wZwpmL3EjMyMTO1gDN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4QzLzYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/7/a69/wZwpmLxYzN5ADN3UjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1YzLxEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
關於射影角度,我們有如下的定理。
定理如果二直線的交點在絕對形上,則它們的夾角的射影測度等於零。
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/5/053/wZwpmLyAzN4UzMzgDN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4QzL3YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
證明若二直線a、b的交點在絕對形上,過此交點所引的的兩條切線重合為一條直線,即,交比(tt,ab)=1。
![射影角度](/img/f/10f/wZwpmL2ETNzQDM4AjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwYzLyQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
。
定理說明,兩條平行直線所成的夾角等於零 。
相關概念
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
在平面內,給定一條常態的二階曲級 ,並選定一常數K(K≠0)。對於平面內的任意兩點A、B,它們的連線交二階曲線 於P、P(圖2),作函式
![射影角度](/img/5/495/wZwpmLxEDO0UDN5gDN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4QzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![圖2](/img/a/131/wZwpmLzUjN4UTMxkzN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL5czL1MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
函式d(A,B)被A、B兩點唯一確定(除符號外),利用交比的性質,可以驗證函式d(A,B)滿足下列三個條件;
1.d(A,A)=0;
2.d(A,B)=-d(B,A);
3.若A、B、C是一直線上的三點,則d(A,B)+d(B,C)=d(A,C)。
![射影角度](/img/f/722/wZwpmL4cjMzcDO3cTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3UzLzIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
定義函式 稱為兩點A、B間的有向距離的射影測度,簡稱為 射影距離。預先規定的二階曲線稱為這測度的絕對形,常數K稱為測度係數 。
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
設二階曲線的方程為
![射影角度](/img/9/3a4/wZwpmL1IjN2ATM0gDN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4QzLxgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
二點A,B的坐標分別為(a,a,a)及(b,b,b),類似地可求出射影距離的表達式
![射影角度](/img/2/598/wZwpmLwEDO4gTO4gTN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4UzL3MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/6/d45/wZwpmL0ITM1YTM4MjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzYzLwQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
其中 。
![射影角度](/img/2/29a/wZwpmLwMTM0IzM4QTOwADN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL0kzLzMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/2/29a/wZwpmLwMTM0IzM4QTOwADN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL0kzLzMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/8/ae9/wZwpmL4UjN0AzNwUjN2YjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1YzL3QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
由射影距離的定義還可以看出,當A(或B) P(或P)時,交比(PP,AB) 0,d(A,B) 。因此有
定理平面上任何一點與絕對形上的任何點間的射影距離為無窮大。
![射影角度](/img/8/bf7/wZwpmLxETO5cTN1YDMxMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![射影角度](/img/3/144/wZwpmL3MzN3cDM0UDOwcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1gzLzQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
由定理可以看出,作為絕對形的二階曲線 與歐氏測度中的無限遠直線 相當。
定義設二直線的交點在實的絕對形上,則稱這二直線為平行直線 。