在数学中,有限几何是满足某些几何学公理,但仅含有限个点的几何系统。欧氏几何并非有限,因为它必包含一条欧氏直线,其上的点一一对应于实数。
有限几何系统可以依维度分类,为简单起见,以下仅介绍低维度的情形。
有限平面 有限平面几何可以分为仿射与射影两类。在仿射空间中可以探讨线的平行性,射影空间则否。
定义. 仿射平面是一个非空集 � X(其成员称为点)及一族 � X 的子集 � L(其成员称为线),使之满足下述条件:
任两点包含于唯一的一条线。 平行公设:给定线 ℓ\ell 及点 � ∉ ℓp\notin \ell ,存在唯一的线 ℓ ′ \ell ' 使之包含 � p 且 ℓ ∩ ℓ ′
∅\ell \cap \ell '=\emptyset 。 存在四个点,其中任三点不共线。 最后一条公设保证几何非空,前两条公设确定了几何的性质。
最简单的仿射平面由四点构成,其中任两点决定唯一一条线,所以此平面有六条线。这可以设想为四面体的顶点与边。
一般而言, � n阶仿射平面有 � 2 n^{2} 个点与 � 2 + � n^{2}+n 条线;每条线含 � n 点,每点落于 � + 1 n+1 条线。
定义. 射影平面是一个非空集 � X(其成员称为点)及一族 � X 的子集 � L(其成员称为线),使之满足下述条件:
任两点包含于唯一的一条线。 任两条相异的线交于唯一一点。 存在四个点,其中任三点不共线。
Fano 平面的图解 在上述公理中,我们可以交换点及线的角色,这蕴含了射影几何的对偶性:若射影几何的某命题成立,则将命题中的点与线互换后,新命题依然成立。
最简单的射影平面称作 Fano 平面,又称二阶射影平面,由七条线及七个点构成。若除去任一直线(及其上之点),将得到二阶仿射平面。
一般而言, � n 阶射影平面的点、线个数均为 � 2 + � + 1 n^{2}+n+1,每条线含 � + 1 n+1 个点,每个点落于 � + 1 n+1 条线。
对任意正整数 � n, � n 阶射影或仿射平面的存在性至今未解。一般的猜想是这种几何存在当且仅当 � n 是素数幂。
有限几何的对称群 若一映射 � : � → � f:X\to X 保存共线关系,则称之为 � X 的对称(或自同构)。Fano 平面的对称群同构于 P S L ( 2 , � 7 ) {\mathrm {PSL}}(2,{\mathbb {F}}_{7}),有 168 168 个元素。
外部链接 (英文)有限几何资源 (页面存档备份,存于互联网档案馆) (英文)Chris Godsil, Finite Geometry,2004. 可自由下载。
本站文章除注明转载/出处外,均为本站原创或翻译,转载前请务必署名,转载请标明出处
最后编辑时间为: