仿射不变量
仿射变换特征
仿射不变量(affine invariant)是仿射变换的一种特征,指图形经过任何仿射对应(变换)都不改变的量。共线三点的单比是最基本、最重要的仿射不变量,其他如两平行的有向线段之比、平行平面(包括同一平面)上两个封闭图形的面积比等都是仿射不变量。
基本介绍
给定一组多项式,设是由这组多项式的系数所决定的函数,G是作用在这些系数上的变换群,如果经过变换群G作用后函数值不变,就称为这组多项式或由这组多项式所组成的方程组在变换群G作用下的不变量(invariant)。当G分别代表运动群、仿射群和射影群时,相应的不变量称为“度量不变量”、“仿射不变量”和“射影不变量”。例如, 在平面上,关于坐标x、y的二次方程
在运动群G作用下有三个度量不变量:
其中记,在平面直角坐标系中上述二次方程代表,一条二次曲线,也称为二次曲线的度量不变量,按照它们的符号,能够对二次曲线作出度量分类,寻找和研究不变量,是几何学中一个重要的问题。
分比(proportion by subtraction)亦称“单比”,直线上三点P1、P2、P3的分比是。分比是仿射不变量,而且是基本不变量,即:任一仿射不变量都可用分比的一个函数来表达。
相关定理和推论
图形经过任何仿射变换后都不变的性质(量),称为图形的仿射性质(仿射不变量)。
注:同素性,结合性,平行性和共线三点单比不变是基本的仿射性质。
有关仿射性质的一些定理和推论:
定理1 两条平行直线经过仿射变换后仍变为两条平行直线。
推论1 两条相交直线经过仿射变换后仍变为两条相交直线。
推论2 共点直线经仿射变换后,仍变为共点直线。
定理2 两条平行线段之比是仿射不变量.
定理3 两个三角形面积之比是仿射不变量。
推论1 两个多边形面积之比是仿射不变量。
推论2 两个封闭图形面积之比是仿射不变量。
典型例题分析
例1 两条平行线段之比是仿射不变量。
证明 设线段AB平行于线段CD,经过仿射变换后,其对应线段A'B'C'D'互相平行,下面我们只须证明
如图1所示连接BD,作CE // BD交AB于E。由于仿射变换保持结合性和平行性,所以E的对应点E'在A'B'上,且C'E' // B'D',又因为仿射变换保持共线三点的单比,所以有
所以
综上所述,两条平行线段之比经仿射变换后不变。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 16:16
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