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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

-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-

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

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

 

(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

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) ■