20732

Группа аффинных преобразований и ее подгруппы. Приложения аффинных преобразований к решению задач

Доклад

Математика и математический анализ

Зададим на плоскости два аффинных репера аф.репером R на плоскости наз. Упорядоченная тройка точек ОA1A2 этой плоскости не лежащих на одной прямой. Пишут:R={ОA1A2} R={O1 2 } R={O 1 2} и рассмотрим отображение f плоскости в себя по закону: координаты точки M=fM в репере R равны соответствующим координатам х у точки М в репере R.

Русский

2013-07-31

105 KB

63 чел.

  1.  Вопрос № 6 Группа аффинных преобразований и ее подгруппы. Приложения аффинных преобразований к решению задач.

Зададим на плоскости два аффинных репера (аф.репером R на плоскости наз. Упорядоченная тройка точек О,A1,A2 этой плоскости, не лежащих на одной прямой. Пишут:R={О,A1,A2}) R={O,1, 2 }, R’={O’, ’1, 2} и рассмотрим отображение f плоскости в себя по закону: координаты точки M’=f(M) в репере R’ равны соответствующим координатам х, у точки М  в репере R.Данное отображение является преобразованием плоскости; его наз-т аффинным преобразованием. Очевидно, R’=f(R).

Если взять репер R ортонормированным, а репере R’ таким, что ’1 2  и |’1|=|’2|=k, то аф.преобразование f|R’=f(R) становится подобием плоскости с коэффициентом подобия k. Итак, преобразование подобия плоскости является частным случаем аффинного преобразования.

Возьмём два аф.репера  R={O,1, 2 }, R’={O’, ’1, 2}, где ’11, ’22. В аф.преобразовании f|f(R)=R’ для точек M и M’=f(M) имеем:

      =x1+y2, = x1+y2

Отсюда  =k* И, значит, f является гомотетией с цениром О и коэффициентом k. Следовательно, гомотетия является преобразованием аффинным.

 Если аф.преоб. f определяется аффинными реперами R и R’ с различными началами OO’ и одними и теми же координатными векторами 1,2, то

          = x1+y2,          = x1+y2

И, значит,  Но          =        +

Поэтому MM’=OO’ . Следовательно, аффинное преобразование f является переносом с вектором переноса OO’ . Таким образом, перенос- преобразование аффинное.

Возьмём два аф.репера  R={O,1, 2 }, R’={O’, ’1, 2} с общим началом О,таких, что  ’1=1, ’22 (α≠1).

Упорядоченная пара реперов {R,R’} определяет аффинное преобразование f|f(R)=R’, в котором точки М и M’=f(M) имеют одинаковые координаты относительно реперов R и R’ соответственно:  

 OM= x1+y2          OM’= x’1+y’2= x1+λy2 

Отсюда следует, что в репере R точки М и M’ имеют координаты:M(x,y), M(xy). Значит, точки прямой а(Oa, 1||a) неподвижны. Пусть Ма, тогда вектор MM’=y(λ-1) 2 параллелен прямой b(Ob, 2||b). Обозначим P=(MM’)a. Находим: MP=-y2,  PM’=λ2           MP = -(1/ λ)PM’         PM’= λPM’.

Следовательно, рассмотренное аффинное преобразование f обладает свойствами:

  1.  каждая точка прямой а неподвижна
  2.  каждая точка Ма переходит в такую точку M’, что:

а) прямая (MM’) параллельна прямой и, пересекающей а

б) каждая точка P=(MM’)а делит отрезок [MM’] в одном и том же отношении (равном –(1/λ).

Аффинное преобразование плоскости, обладающее указанными свойствами, называют косым сжатием плоскости, прямую а- осью сжатия, направление прямой b-направлением сжатия, λ-коэффициентом сжатия.

Обозначим через А множество всех аффинных преобразований плоскости. Пусть f, gA и R-какой-либо аффинный репер, f(R)=R’, g(R’)=R”→(gf)(R)=R”.

Если х, у-координаты т.М в репере R’ и точка M”=g(M’) в репере R”.

Произведение gf преобразований f и g переводит точку М(с координатами х, у в репере R) в точку M” (с теми же координатами х,у в репере R”). Следовательно, gf-аффинное преобразование плоскости; оно определяется упорядоченной парой реперов {R,R”}.

Точно так же, если аффинное преобразование f переводит репер R в R’, то аффинное преобразование, переводящее R’ в R, будет преобразованием f-1, обратным к преобразованию f. Мы показали, что f, gAgfA и fAf-1A.

Следовательно, множество А-группа;она наз.группой аффинных преобразований плоскости. Группа Г подобия плоскости- подгруппа группы А. Всякое аффинное преобразование сохраняет отношение трёх точек прямой. Это основной инвариант группы А.

Задача Доказать, что для произвольной трапеции ABCD точка М пересечения диагоналей, середины E, F оснований и т.S пересечения прямых, на которых лежат боковые стороны трапеции, лежат на одной прямой.

Аффинным преобразованием f переведём треуг. ABS в равнобедренный треуг. ABS:SA=SB’(например, косым сжатием, определяемым осью (SA) и точками B,B’, где B’(AB), [SB’][SA]. Трапеция ABCD перейдёт в равнобeдренную трапецию ABCD и прямая (SM)- в ось симметрии (SM’) этой трапеции. Так как аффинное преобразование сохраняет простое отношение трёх точек, то прообраз (SM) прямой (SM’) проходит через середины E,F оснований данной трапеции ABCD. Утверждение доказано.


ОМ
 

ОМ'

ОМ

ОМ=ОМ

ОМ

ОМ

О'М

MМ

MO

ОO’

О'М

B’

B

F’

F

A

C’

D

S

E

E’

C

M

 M’


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54373. Культура Киевской Руси 24.76 KB
  Первые киевские князья (Олег, Игорь, Святослав, Владимир, Ярослав) стремились расширить территорию государства за счет присоединения не вошедших в состав Киевской Руси славянских племен
54374. Условия возникновения и факторы формирования русской культуры. Становление и развитие культуры Московской Руси 16.87 KB
  Змінна частина слова.Частина слова що стоїть після кореня і служить для утворення нових слів.Частина слова без закінчення.Частина слова що стоїть перед коренем і служить для утворення нових слів.
54375. Літературна гра «Мир Вам» (За творчістю Шолом - Алейхема) 33 KB
  Шолом Алейхем наче співець із цієї легендизі своїм чудовим гумором пафосом людяності й ліризмом сягнув глибин єврейського народного життя яке засіяло в його творах в його творах прозорим свіжим струменем. Кращий знавець біографії ШоломАлейхема. Команди готують афоризми ШоломАлейхема характеризують за ними його як людину.
54376. Культура России в конце XIX - начале XX века. Серебряный век в истории культуры России 23.62 KB
  Во второй половине XIX века Россия вступила на путь развития капиталистических отношений. Этому во многом способствовало осуществление государственных реформ, проведенных при правлении императоров Александра II и Александра III
54377. Особенности взаимодействия и взаимного влияния культур народов России 26.59 KB
  Бабушка сидит на земле поджав под себя ноги она лечит соседку тетю Веру. Почему Ведь в книжках которые она мне читает колдуньи злые а бабушка добрая. Бабушка занята. Как ты бабушка Да миленький совсем как я.
54378. Розвязування задач за допомогою пропорцій 1.11 MB
  Мета та задачі уроку: Закріпити поняття відношення та пропорції їх основні властивості способи запису види залежності між величинами правило знаходження невідомого члена пропорції показати звязок музики архітектури кулінарії економіки з математикою підвищувати зацікавленість учнів предметом. Продовжувати формування навичок оформлення скороченої умови задачі за допомогою таблиці формувати навички складання пропорцій та добутків розвивати вміння знаходити невідомий член пропорції розвивати життєві полікультурні мовленеві...
54379. Фізичні якості м’язів. Робота м’язів 57 KB
  Мета: Освітня продовжити формувати знання учнів про функції мязів в організмі;ознайомитись з фізичними якостями мязів тіла людини; встановити відмінності динамічної та статичної роботи мязів; визначити причини втоми; вивести правило оптимальної роботи мязів. Розвиваюча розвивати уміння порівнювати функції та фізичні якості мязів робити висновки та узагальнення.
54380. ЕКОНОМІЧНИЙ СПОСІБ МИСЛЕННЯ ТА ПРОБЛЕМИ ЙОГО ВИХОВАННЯ В ПРОЦЕСІ ВИКЛАДАННЯ ЕКОНОМІКИ У ЗАГАЛЬНООСВІТНІХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ 54 KB
  Адже нею є формування в учнів економічного способу мислення ЕСМ. Ще 1776 року у своїй епохальній праці Дослідження про природу і багатство народів Адам Сміт розкрив ЕСМ як метод всебічного дослідження змін що відбуваються у суспільстві. Але головним дослідником і популяризатором ідеї ЕСМ згодом став американський економіст Пол Хейне. Хейне винайшов цікаву аналогію для розуміння ЕСМ: дорожній рух в години пік.
54381. Основные тенденции развития российской культуры в конце XX - начале XXI веков 20.76 KB
  Одной из особенностей развития российской культуры рубежа XX-XXI вв. является ее деидеологизированность и плюрализм творческого поиска. В элитарной художественной литературе и изобразительном искусстве пост - советской России на первый план вышли произведения авангардистского направления