Файл: Хатипов А.Э.-А. Курс проективной геометрии пространств с распадающимся абсолютом учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.07.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
-ІЮ -
§30. Новая интерпретация евклидовой геометрии
Отметим следующее важное положение. Б конце § 5 цити
рованной работы*-' Норден устанавливает, что если |
отобразить |
||||
S a Ha проективную плоскость, ставя |
в соответствие всякой |
||||
паре |
криволинейных |
координатІ £ - -,і |
а1 |
прямую этой |
плоскости, |
то в |
случае, когда |
и 1 |
, геометрия этой |
плоскости, |
|
кривизна |
рассматриваемой как место прямых, будет геометрией евклидо вой плоскости. Принимая во внимание замечание, сделанное
по поводу формулы (34) роботы Нордена (с т р .183), |
придем к |
||
тому хе |
заключению относительно поверхностей, для |
которых |
|
кривизна |
К-1 |
, т . е . развертывающихся поверхностей. |
|
|
|
|
Таким образом, геометрия первого рода развертывающихся поверхностей есть геометрия евклидовой плоскости, рассматри ваемой как многообразие своих прямых. Тем самым имеем свое образную новую интерпретацию евклидовой геометрии.
§ 31. Случай абсолюта, состоящего из пары действи тельных плоскостей
В §§ 17-30 абсолют предполагался распавшимся на перу комплексно-сопряженных плоскостей.
3 настоящем параграфе абсолют предполагается распавмимся на пару действительных плоскостей. Так как геометрия пространства с подобным абсолютом строится аналогично слу чаю, рассмотренному в §§ 17-30, то мы ограничимся указанием лишь тех полохѳний, которые являются специфическими для данного случая. Во всем остальном мы ссылаемся на §§ 17-30.
oj |
На нарушая общности, |
можно предположить, что плоскости |
|
, с»»- • составляющие |
абсолют, |
определяются уравнением |
|
' |
X ,2— X , * =• О . |
сі |
|
Поэтому полярная .плоскость точки |
х определяется уравне- |
х) Борден А . П . , Обобщенная геометрия двумерного линейчатого пространства ; Мат. сборник, І8 (60 ):Г, 1946, § I .
- I l l -
нием
X'}) '■ - X .у = о ,
где у* - однородные координаты точек полярной плоскости.
Называя |
расстоянием между двумя точками ■ $(>?)и ^ І у ы) |
пространства |
число |
|
£ - к Ік ( Л Ѣ е £ ) , |
где С , 'Jj - действительные точки пересечения прямой ЛЪ с плоскостями со/ , co^ ,а 4t - постоянное, которое можно поло
жить равным А . , при действительном Я ,и нормируя одно-
%с
родные координаты х** точки пространства так, чтобы было
получим |
|
|
- |
Л |
і |
|
|
|
|
(1,31) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
CtfÄC |
i f ) |
» |
' |
|
|
|
(2,31) |
|||
Постоянную величину - |
назовем кривизной пространства. |
||||||||||
Здесь |
Я |
является |
неопределенным постоянным. Но его можно |
||||||||
выбрать так, |
чтобы две плоскости |
, |
р |
, |
проходящие через |
||||||
ось абсолюта |
(прямую пересечения плоскостей |
іо, и |
) и |
||||||||
составляющие |
с плоскостями со; Яи^і |
гармоническую группу, об |
|||||||||
разовали угол |
5 |
ХР |
Это |
дает |
; так что |
теперь |
кривизна |
||||
пространства |
равна |
- |
I . |
|
|
|
|
|
|
Имеем следующие особенности для расстояний: I) Ка вся кой прямой, не пересекающей оси абсолюта, устанавливается гиперболическая метрика; 2) если пряная пересекаеі ось абсолюта, расстояние между точками х“ , у01 равно нулю в случае, когда ни одна из них не лежит на оси абсолюта; расстояние между ними становится неопределенным.
х) Углом между двумя плоскостямик |
и <*s , проходящими |
|
через ось абсолюта, назовем число |
|
|
Ч - |
іл(ы~,ы.х |
t |
где b встречалось |
выше. |
|
- II2 -
Для основной квадратичной формы пространства, согла сно (2 ,3 1 ), будем иметь
|
J. s%t d-x' |
- |
th-' |
(3,31) |
||
ностиTax как для нормированных координат точки |
х** поверх |
|||||
|
х * = |
X 01 ( «■ ', и ) |
(4,31) |
|||
( и. ' к р и в о л и н е й н ы е координаты на поверхности) имеем |
||||||
(1 ,3 1 ), |
то можно положить |
|
|
( 5 ,З І) |
||
|
x' = |
sA |
9,, |
|
|
|
где <f |
X11 = |
|
в |
гиперболической метрике между |
||
можно считать углом |
двумя плоскостями, проходящими через ось абсолюта. И так
как, кроме того, |
для поверхности (4,31) |
|
|||||||
то, |
согласно |
|
<кх - |
Р р с к 1cUß |
|
|
|||
(3 ,3 1 ), |
имеем |
|
|
|
|
||||
так что |
|
cLs*^ ( Q , J k - |
<9и |
|
|
||||
J i d, l p j l |
|
j/ сг/V |
- |
9* |
|
||||
|
|
|
|
|
= |
| - ч ,^ |
|
м |
|
|
О с н о в н ы е |
у р а в н е н и я п о в е р х форма |
|
|
|||||
и п е р в а я о с н о в н а я к в а д р а т и ч н а я » п о в е р х н о с т и в ы р о ж д а е т с я . |
|||||||||
|
х с; s |
6 л* |
|
|
н о с т и и м е ю т в и д |
|
|||
|
x j ' f О.С,-/ |
+ |
іцОС , |
« . » о |
|||||
г д е |
fij- к о э ф ф и ц и е н т ы |
в т о р о й |
к в а д р а т и ч н о й ф о р м ы |
п о в ѳ р х н о - |
|||||
стж: |
|
|
і!_ |
— h p |
cLu?<hJ*• • |
|
|||
|
К о э ф ф и ц і е н т а |
G . - и Г . Г у р а в н е н и й ( 6 , 3 1 ) о п р е д е л я ю т в |
J J
из -
в многообразии а.', ц* две геометрии аффинной связности без кручения, которые назовем внутренними геометриями поверхности І-г о и 2-го рода.
Б символах ковариантного дифференцирования І-го и 2-го рода основные уравнения ( б ,31) поверхности имеют вид
а их условия |
Vj и К < ij- |
Су |
и, |
(7.31) |
||
интегрируемости - вид |
||||||
Здесь |
|
= с |
/С |
|
(8.31) |
|
(7 ,3 1 ), где |
- кривизна поверхности в данной |
|||||
точке, |
è |
- |
дискриминант второй квадратичной формы поверх |
|||
ности, а е - |
дискриминант альтернатора |
(9,3/) |
||||
|
|
|
|
= І Х ‘к* * ? * /) , |
есть условие Гаусса ; оно аналогично условию, которое при водится у Бианки (§ 484, ст р .577), но здесь роль дискри минанта первой основной формы поверхности играет і* - ; (8,31) - условие Петерсона - Кодвцци.
Из (7,31) следует, что для развертывающихся поверхно стей, характеризуемых условием £■=о »кривизна т . е . равна кривизне пространства.
Во всем остальном (с несущественными модификациями) мы находимся в условиях материала §§17-30.
В частности, имеем следующий важный результат: геомет рия І-го рода развертывающихся поверхностей есть геометрия евклидовой плоскости, рассматриваемой как многообразие своих прямых.
§32. Конгруэция
Квопросу о конгруэнции, связанной с поверхностью
- II4 -
можно подойти и с несколько иной точки зрения. Мы коснемся этого вопроса весьма кратко.
Под прямолинейной конгруэнцией в пространствах с распа давшимся абсолютом будем понимать всякое многообразие пря мых, к которым отнесены взаимно однозначно два параметра
u', té- . Мы будем считать конгруэнцию заданной с точностью до проективного преобразования пространства, оставляющего аб солют неизменным.
С каждой конгруэнцией можно связать поверхность
х * . |
(1,32) |
где к - нормированные однородные координвты точки про странства, n 'f и.1 - криволинейные координаты на поверхно сти. Точки этой поверхности (опорной поверхности) можно поставить во взаимно однозначное соответствие с прямыми конгруэнции; опорная поверхность конгруэнции выбирается с точностью'проективного преобразования пространства.
Примером конгруэнции, определенной выше, является много
образие нормалей І-го рода |
к поверхности (§ 28). Эта кон- |
грувнция сопряжена опорной |
поверхности (§ 26). Другим при |
мером конгруэнции является |
многообразие нормалей 2-го рода |
(§ 2 6 ). Эта конгруэнция гармонична поверхности ( § 26).
Необходимо указать признак, по которому конгруэнция определяется с точностью до проективного преобразования пространства. С этой целью мы воспользуемся цитированной работой Нордеьа ^Обобщенная геометрия двумерного линейча-
1 того пространства" (§ |
29). Как сказано, в этой |
работе |
|
Еорден называет всякое |
непрерывное многообразие |
двух |
|
измерений с заданным |
в |
нем эквиаффинныи перенесением век |
|
торов пространством |
|
,если в нем существует ковектор |
|
^ так ой , что |
|
|
(2,32) |
х) Хатипов А .Э .-А . Теория конгруэнций в пространстве с распа дающимся абсолютом; сборник "Исследования по обыкновен ным дифференциальным уравнениям"; иэд»"Фав",Ташкент,1967.
- II5 -
Элемент ( |
многообразия Норден называет прямой, |
а |
|
и',иМ |
|
|
-се |
непрерывную последовательность элементов |
и.1- iJiij |
||
|
|
|
мейством прямых. Точкой на данной прямой называется вектор заданный на данном элементе при условии, что векторы ,
отличающиеся только |
скалярным |
множителем, определяют |
одну |
|
и ту же |
Точку. |
геометрии |
І-го рода следует,что |
поверх |
Из |
сказанного о |
ность, рассматриваемая как непрерывное многообразные элемен
тов і л ' |
и 1-) |
, принадлежит к типу |
пространств |
St |
,а |
из |
данного |
выше общего определения и |
связи между конгруэнцией |
и опорной поверхностью вытекает, что конгруэнция также при надлежит к<кшу пространств S a .В частности, семейству прямыхѵЖнеХчатая поверхность конгруэнции. Поэтому на геомет рию І-го рода и конгруэнцию (обозначим ее через S4 ) распро страняются все те результаты, которые установлены Норденом
для геометрии пространств |
St .В частности, с конгруэнцией |
|
(на поверхности) можно связать |
(установить) так называ |
|
емую "нормальную" систему |
координат |
(3,32) |
и « |
|
относительно которой коэффициенты связности принимают такой
вид |
G ij - ° > &ja =&Ai = 0 > |
= - P j |
(4,32) |
где Р |
- сквлярная функция двух |
переменных ср , р |
. Однако, |
так как вместо формулы (34) Бордена в данном случае имеем формулу (7 ,2 4 ), то вместо формулы (41) будем иметь формулу
(5,32)
В упомянутой работе Норден устанавливает, что простран ство у б у д е т проектйвно евклидовым, если его кривизна зависит только от потенциала У основного вектора су. .Этот результат для опорной поверхности имеет следующую формули ровку: опорная поверхность будет облѳдать.проективно евклидо вой геометрией І-го рода, если ее внутренняя кривизна есть функция только су :
К. = К?с <S) ■