二维基本形(two-dimensional fundamental forms)是
点场与线场的统称。平面上所有点的集合称为
点场,该平面称为点场的底。平面上所有直线的集合称为
线场, 该平面称为线场的底。其实,点场、线场在某种意义下都是平面的同义语,二维基本图形是点场与线场的统称。
基本概念
在射影几何中,所有几何图形都是由以下的基本形构成:
定义1 属于一条直线 的所有点A,B,C,……的集合,称为以 为底的点列。记作
定义2 一个平面上经过一点P的所有直线a,b,c,……的集合,称为以P为中心的线束。记作
定义3 属于一个平面 的所有直线A,B,C,……的集合,称为以 为底的点场。记作
定义4 属于一个平面 的所有直线a,b,c,……的集合,称为以 为底的线场。记作
点列的点,线束的直线,其自由度均为1,故称点列和线束为一维基本形。同理,点场和线场称为二维基本形。也常把以 为底的点场和线场合称为点线场。
二维射影变换
一维基本形的透视对应、射影对应,可推广到二维基本形中,对点线场进行类似的讨论。
其实若将点列、线束视为射影平面(二维射影空间)的子空间,则一维基本形的射影对应是平面到自身的元素间的对应,即二维的射影变换。
因此,二维射影变换是点线场的元素间的一一对应,且经变换四元素的
交比不变。
其中将点变成点,直线变成直线的变换保同素性,称为同素变换或直射变换,否则,称为
对射变换。
定义1 二平面的点之间的透视对应就是二平面之间点的一一对应,使得对应点的连线共点,如图1。
定义2 两个平面间的一一对应,如果满足下列条件:
(1)保持点和直线的结合性;
(2)任何共线四点的交比等于其对应四点的交比,则此一一对应叫做射影对应。
同样可以给出两个平面间的直线间的射影对应的定义。
两个平面的点之间或直线之间的射影对应是同素对应(点对应点从而直线对应直线,或直线对应直线从而点对应点),通常我们只讨论点到点间的同素对应,由射影对应定义可以看到以下性质:
(1)两平面点之间的透视对应必是射影对应。
(2)若干次透视对应(透视链)的结果必为射影对应。
(3)两平面间的射影对应是一种等价关系。
定义3 在定义2中,如果两对应平面是重合的,则所建立的射影对应叫做该平面的射影变换。
我们所讨论的射影对应和射影变换,一般都是同素的,简称为同素变换。