反射变换(reflection transformation)是
欧氏几何中一种重要变换,即欧氏平面上的
轴反射变换和
欧氏空间中的
镜面反射变换统称反射变换,简称反射。
定义
定义1
1.平面上的反射变换
设l为平面上一直线,将平面上任一点P变换到关于l与它对称的点P'的变换,叫做平面上关于直线l的反射变换;
设A为平面上一点,将平面上任一点P变换到关于点A与P对称点p'的变换,叫做平面上关于点A的反射变换。
2.空间中的反射变换
设为空间中一平面,将空间任一点P变换到关于平面与P对称的点P'的变换,称做空间关于平面的反射变换。
设A为空间中一点,将空间任一点P变换到关于点A与P对称的点P'的变换,叫做空间关于点A的反射变换。
定义2
我们通常称集合A到自身的
映射f是集合A上的变换,即。若是
一一映射,则称是集合A上的一一变换。
设是平面上的定直线,S是平面上的变换,P、P'是一对对应点。如果线段PP'被直线垂直平分,那么称S为反射变换(symmetric transformation),简记为,为反射轴。
有时,记点P到的距离为。
由此可知,反射变换由反射轴或一对对应点确定。
在反射变换S(l)下,点P变换为点P',图形F变换为图形F',这可表示为
或记为
性质
性质1 反射变换下两点之间距离不变,即对于任意两点P、Q,,则1(图3)。
性质2 反射变换下两直线的夹角不变,即,则∠RPQ=∠R'P'Q'。
说明 性质1和性质2分别揭示了反射变换的保距性和保角性,并由此可以得到:任一图形F,经反射变换后得到F',则F与F'全等。
显然,我们有
性质3 在反射变换下,反射轴是不动点的集合,垂直于反射轴的直线是不变直线。
性质4 设O为反射轴上一点,P、P’是一对对应点,则∠POP'被所平分。
反射变换有时又称为轴对称变换,如果一个图形F在
轴对称变换下的对应图形是F' ,那么称F'是F的轴对称图形,它们是互为轴对称图形,又若F=F',则称图形F为轴对称变换下的自对称图形。
运算
反射变换可以组成集合,我们在这样的集合中定义“乘法运算”,即运算“.”:
设两个反射变换,若一个点P(或一个图形F)在反射变换下为点P'(或图形F'),而点P'(或图形F')在反射变换下为点P”(或图形F”),则称点P(或图形F)在反射变换与,而变换称为与的乘积变换。