射影几何 -- 空间射影几何 1
在空间中点与平面是对偶的,而直线是自对偶的。
只要不同时为零, 就代表扩展空间(包括所有无穷远点的 三维空间)中的一个点,反之扩展空间中的每一点都可以用不同时为零的 4 个数构成的齐次坐标来表示;时代表有穷点(非无穷远点), 时代表无穷远点。称这样扩展的三维空间为三维射影空间。不能作为三维射影空间中任何点的齐次坐标。
在三维射影空间中,平面方程为:
空间点的齐次坐标:
该平面的齐次坐标:
于是,平面方程:
三点确定一个平面
三点:
确定平面:
给定平面π 上不共线三个点的齐次坐标 X1, X2, X3,则平面π 上的任一点 X 可以表示成
空间直线
直线的点表示:
假定 是空间中两个不重合点,W是以这两个点的齐次坐标作为行所构成 2×4 矩阵
连结两个空间点的一条直线
矩阵 W 的二维右零空间是以直线 L 为轴的平面束
空间直线 L 可以由它上面的两个点所构成的矩阵 W 来表示。在这种表示下,连结两点的直线L 也说成是直线 W。
直线的面表示
直线的 Plucker 矩阵表示
连结两点 A,B 的直线可由下述 Plucker 矩阵 L 表示:,它是一个 4×4 反对称矩阵。
是二维平面中直线向量积的表 示在三维空间中的推广
直线的对偶 Plucker 表示 L* 由两个平面 P,Q 的交所确定:
由于矩阵 L*与 L 在空间中表示同一条直线,所以必有
由此,可推知矩阵 L*与 L 有下述关系:
关系规则非常简单:对偶和原来元素的下标总包含所有的数字{1,2,3,4},如果原来元素的下标是 ij, 那么对偶元素的下标是{1,2,3,4}中不包含 ij 的数
直线在 Plucker 矩阵的表示下,有下述结论:
共线平面束的交比