高等几何复习分解

高等几何复习分解
高等几何复习分解

[课外训练方案]部分 第一章、仿射坐标与仿射变换

第二章、射影平面

一、主要内容:

基本概念: 射影直线与射影平面 ;无穷远元素;齐次坐标;对偶原理;复元素 基本定理:

德萨格定理: 如果两个三点形对应顶点连线共点,则其对应边的交点在一条直线上。 德萨格定理的逆定理: 如果两个三点形对应边的交点在一条直线上,则对应顶点连线共点

对偶原理: 在射影平面里,如果一命题成立,则它的对偶命题也成立。 二、疑难解析

无穷远点:在平面上,对任何一组平行直线,引入一个新点,叫做无穷远点.此点在这组中每一条直线上,于是平行的直线交于无穷远点.无穷远点记为P ∞,平面内原有的点叫做有限远点.

无穷远直线:所有相互平行的直线上引入的无穷远点是同一个无穷远点,不同的平行直线组上,引入不同的无穷远点,平面上直线的方向很多,因此引入的无穷远点也很多,这些无穷远点的轨迹是什么呢?由于每一条直线上只有一个无穷远点,于是这个轨迹与平面内每一直线有且只有一个交点.因此,我们规定这个轨迹是一条直线,称为无穷远直线.一般记为∞l ,为区别起见,平面内原有的直线叫做有穷远直线.

平面上添加一条无穷远直线,得到的新的平面叫做仿射平面.若对仿射平面上无穷远元素(无穷远点、无穷远直线)与有穷远元素(有穷远点、有穷远直线)不加区别,同等对待,则称这个平面为射影平面.

三、典型例题:

1、 求直线10x -= 与直线340x y -+=上无穷远点的齐次坐标

解:(1)直线10x -= 即 1x =它与y 轴平行 所以位y 轴上的无穷远点 (0,1,0) (2) 由直线340x y -+= 得1433y x =

+故无穷远点为1

(1,,0)3

或(3,1,0) 2、求证:两直线1230x x x +-= 和123220x x x -+= 的交点C 与两点

(3,1,2),(2,A B 三点共线

证明:解方程组:1231230

220

x x x x x x +-=??

-+=?的交点 (1,4,3)C --

因为行列式 143

3

1202

5

5

--= 所以三点共线 3、试证:两共轭复点的连线 是一实直线 证明:

23123,,),(,,)u u a u u u l

a l a l a l a l =1设a=(u 与是共轭复点,两点连线为由定理在上,在上,又在上,所以a 的共轭也在直线上

而两点确定一条直线所以,

312111221232

111113323

3()

()u u u u u u

l l u u u u u u u u u u u

u u u u u ==∴====与重合,故

即与都为实数

所以123::u u u 与一组实数成比例,即直线为实直线。

4、德萨格定理的逆定理:

如果两个三点形对应边的交点共线,则其对应顶点的连线共点。

证明:如图三点形ABC 与111A B C 的三对应边交点,,L M N 共线,证明对应顶点连线共点 ,考虑三点形1BLB 与1CMC 则有对应顶点连线共点N ,故对应边的交点1,,A A O 共线

自测题

1、 证明:中心投影一般不保留共线三点的单比.

2、 设一平面内有几条直线12,,

,n l l l 用121,,,n T T T -分别表示1l 与2l ,2l 与31,,n l l -与n

l O

A

B

C

L

M

N

B1

A1

C1

间的中心投影.这一串中心投影的复合1221n n T T T T T --=????把1l 上的点对应到n l 上的

点,这种对应关系称为射影对应.举例说明对应点之间的连线一般不共点.

3、 设有两个相交平面1π和2π,如果以S 为中心做1π到2π的投影(S 不在1π和2π上),把

1π上一已知直线1l 投影到2π上直线2l .证明:当S 变动时,已知直线1l 的象2l 总要通过

一个定点,或与定直线平行.

4、 设12:σππ→是平面1π与2π之间的中心投影.试讨论1π上两条平行直线的象在2π中

还是否平行,不平行有什么性质?同样在2π上两条平行直线在1π中的原象是否为平行线?

5、 试证明:中心投影不保持直线上两个线段之比.

第三章、射影变换与射影坐标

一、基本内容: 交比与调和比; 一维射影变换; 一维射影坐标; 二维射影变换于二维射影坐标 二、主要公式

1、 共线四点的交比:1231324

12341232314

()(,)()p p p p p p p p p p p p p p p p p p ?=

=?

2、 共点四线的交比:()sin ,sin ,(,)()sin ,sin ,abc a c b d ab cd abd b c a d <>?<>

==<>?<>

3、 两直线之间的射影变换:

非齐次坐标形式:1112'

1112

21222122

,0a a a x a x a a a x a +=

=≠+

齐次坐标形式:'11121111122

'

21222211222

,0a a x a x a x a a x a x a x ρρ?=+=≠?=+? 参数形式:'

'

0,0a b c d ad bc λλλλ+++=-≠

4、 二维射影变换:'111112213311

12

13

'

221122223321

2223'3

3113223333132

33

,0x a x a x a x a a a x a x a x a x A a a a x a x a x a x a a a ρρρ?=++?=++=≠??=++?

'11'22'33,det 0x x x A x A x x ρ???? ? ?

=≠ ? ? ? ?

????

三、典型例题:

1、 证明:1122(,)(,)A B CD A B CD =的充要条件是:1212(,)(,)A A CD B B CD = 证明:设11221122,,,A C k D A C k D B C n D B C n D =+=+=+=+ 则12112212

(,),(,)k k

A B CD A B CD n n =

= 若1122(,)(,)A B CD A B CD = 则

12111222

k k k n

n n k n ==或 而 11121222

(,),(,)k n A A CD B B CD k n =

= 所以有 1212(,)(,)A A C D B B C D

= 2、已知共点直线,,a b d 的方程为::210,:320,:510a x y b x y d x -+=+-=-= 且1

(,)2

ab cd =

求直线c 的方程 解:先化为齐次线坐标[2,1,1],[3,1,2],[5,0,1]a b d --- 则有 d a b =+ 即1k = 令 c a nd =+ 则1(,)2n ab cd k == 所以12

n = 171

[,,0]222

c a b =+

=- 所以方程 为 70x y -= 3、设一直线上的点的射影变换是/

324

x x x +=+证明变换有两个自对应点,且这两自对应点

与任一对对应点的交比为常数。

解:令'

'

232

204

x x x x x x x +==

--=+由得 解得121,2x x =-= 即有两个 自对应点 设k 与'

324k k k +=

+ 对应,有'

5((1)2,)2

kk -=为常数 注:结果 有2

5

也对,不过顺序有别

4、试证圆上任一点与圆内接正方形各顶点连线构成一个调和线束 证明:

如图:ABCD 为圆内接正方形,P 为圆上任意点。因为AD AB =所以PA 为角DPB 的平分线。

同理可证明PC 是角EPB 平分线。即,PA PC 是角DPB 的内外角平分线。 所以直线

,,,PD PA PB PC 构成调和线束。

5、试证:双曲型对合的任何一对对应元素 'P P →,与其两个二重元素,E F 调和共轭即

('

,PP EF )=-1

证明:,E F 为自对应元素,P 与1P 对应

则有11(,)(,)PP EF PP EF = 而 11

1

(,)(,)PP EF PP EF =

所以111(,)(,)

PP EF P P EF =

得 2

1(,)1PP EF = 因为1,P P 不重合

故1(,)1PP EF =-

6、求射影变换'112

'

22'33x x x x x x x

ρρρ?=+?=??=?

的不变点坐标

解: 由特征方程:

3

11001001-010

λλλλ

--===-得()即

将122300

10000

x x x x λ+=??

==??=?

代入方程组 得20x = ,故20x =上的点都是不变点

20x =是不变点列。

自测题

1、 设124(1,1,1),(1,1,1),(1,0,1)P P P -为共线三点,且1234(,)2PP P P =求3P 的坐标。

2、 已知线束中 三直线,,a b c 求作直线d 使1

(,)2

ab cd =

3、 射影变换使直线上以0,1为坐标的点及无穷远点顺次对应-1,0,1求变换式,并判断

变换的类型。 4、 求两直线2

2

20ax hxy by ++=所构成角的平分线方程

5、 试证在同一直线上的四点的交比值与直线上摄影坐标系的选取无关。

6、 求射影变换'1123'2123'3

12322x x x x x x x x x x x x

ρρρ?=-+?

=+-??=++?的逆变换,并求出影消线对应直线的方程。

第四章 变换群与几何学

疑难解析

1. 变换群 (1)基本定义

射影变换群:射影平面上所有射影变换的集合构成射影变换群P ,它是一个八维群; 仿射变换群:仿射平面上所有仿射变换的集合构成仿射变换群A ,它是一个六维群; 相似变换群:平面上所有相似变换的集合构成相似变换群S ,它是一个四维群; 正交变换群:欧氏平面上所有正交变换的集合构成正交变换群M ,它是一个三维群。 四种变换群,就群的大小而言,它们的关系是:P A S M ???. (2)一一变换的集合G 构成群的充要条件是: ①若12,G ??∈,则12G ???∈(封闭性);

②若G ?∈,则1

G ?

-∈(存在逆元).

2.克莱因关于几何学的变换群观点 正交变换群→欧氏几何; 仿射变换群→仿射几何; 射影变换群→射影几何;

就变换群的大小来看,三种变换群的关系为:P A M ??; 从几何学研究的内容来看,它们的关系是:

欧氏几何?仿射几何?射影几何.

名称 射影几何 仿射几何 相似几何 欧氏几何 变换群

射影群

仿射群

相似群

正交群 研 究 对 象

射影性质

射影不变量 纯仿射性质

纯仿射不变量 射影性质

射影不变量

纯相似性质

纯相似不变量 纯仿射性质

纯仿射不变量 射影性质 射影不变量

纯度量性质

纯度量不变量

纯相似性质

纯相似不变量

纯仿射性质 纯仿射不变量 射影性质 射影不变量

主要不变性质

结合性

分割性

结合性

平行性

结合性

平行性

保角性

结合性 平行性 合同性 基本不变量 交比 单比 相似比

距离

例题选解

例1 证明:平面内有公共旋转中心的所有旋转变换构成群.

证明:不失一般性,可将旋转中心取为原点,则变换的一般式为:

cos sin sin cos x x y y x y θθ

θθ'=-??

'=+?

容易证明,这种变换对于乘法是封闭的,且逆变换也是以原点为中心的旋转变换(其实

就是旋转θ-的变换),所以这种变换的集合构成群.

例2 下面所说的名称或定理,哪些属于射影几何学?哪些属于仿射几何学?哪些属于欧氏几何学?(最大的) (1)梯形;(2)正方形;(3)离心率;(4)塞瓦定理与麦尼劳斯定理; (5)重心;(6)垂心;(7)平行四边形的对角线互相平分; (8)在平面内,一般位置的四条直线有六个交点; (9)含于半圆内的圆周角是直角;

(10)如果直线AB 与CD 相交,则AC 与BD 相交;

(11)二次曲线的中心;(12)德萨格定理. 分析:判定一个图形或定理属于哪一中几何学研究的对象,主要根据图形或定理所涉及的不变性和不变量来判定,例如涉及距离,线段或角的相等就属于欧氏几何学研究的范围,涉及直线的平行、线段的比例、线段的中点等就属于仿射几何学研究的对象,而仅与点、线、面之结合关系有关的就属于射影几何学研究的对象了. 解:(2)、(3)、(6)、(9)属于欧氏几何学;(1)、(4)、(5)、(7)、(11)属于仿射几何学;(8)、(10)、(12)属于射影几何学.

例3 为什么向量的数量积的概念在仿射几何里不存在? 解:因为二向量,u v 的数量积为:

()cos ?=??,u v u v u v

而在仿射变换下,向量的长度和夹角都要改变,故向量的数量积概念在仿射几何里不存 在。

第五章 二次曲线的射影理论

本章是应用前面学习的射影变换和仿射变换的知识,来研究二次曲线的性质的。在射影平面上取定坐标系后,首先给出二阶(级)曲线的代数法定义,阐明其几何意义之后,给出二阶(级)曲线的射影定义,并研究二阶(级)曲线在射影变换下的不变性质。然后基于射影变换的基本不变性质(结合性)和不变量(交比),反映在二阶(级)曲线上,证明了两个著名的定理――巴斯卡定理和布利安香定理,这两个定理是相互对偶的。在此基础上,定义了二阶(级)曲线的极点和极线概念,导出了其求法。 在研究二次曲线的性质时对偶原理起着重要的作用。根据对偶原理,在射影平面内可将二次曲线看作点曲线(二阶点列),称为二阶曲线。也可以将曲线看作直线的包络,也就是看作是线曲线(二级线束),称为二级曲线,统称二次曲线。因此,对于二阶曲线的每一性质,都可以对偶地得出二级曲线的对偶性质。这一点在学习的过程中要加以注意。

本章最后,研究了二次曲线(只研究二阶曲线)的仿射性质:二阶曲线的中心、直径、共轭直径、渐近线,给出了二次曲线的仿射分类:椭圆型曲线、双曲型曲线和抛物型曲线。在仿射平面上研究二阶曲线性质,是以无穷远直线在仿射变换下保持不变为基础来进行的,因此研究仿射性质要把握住无穷远元素。

疑难解析

1、二次曲线的概念

教材中首先给出了二次曲线的代数法定义:

二次曲线:满足二次方程

2

33322222111x a x a x a ++0

222322331132112=+++x x a x x a x x a

?

???

??==∑=ji ij j i ij ij a a x x a ,031或写成 的全体点

()321,,x x x 称为二阶曲线,二阶曲线是点的轨迹.

二级曲线:满足二次方程

2

33322222111μμμb b b ++0

222322331132112=+++μμμμμμb b b

?

???

??==∑=ji ij j i ij ij b b b ,031μμ或写成的直线的全体称为二级曲线,二级曲线看成是直线的包

络.

二阶曲线和二级曲线统称二次曲线。

两个不共心的射影线束(两个不共底的射影点列),对应直线的交点(对应点的连线)的全体连同两个线束的中心(两个点列的底)组成一条二阶曲线(二级曲线).这实际上给代数定义找到了几何背景,由此引出了二次曲线的射影定义(也称作几何定义): 二阶曲线:两个射影线束对应直线交点的全体称为二阶曲线。 二级曲线:两个射影点列对应点连线的全体称为二级曲线.

当成射影对应的两个线束(点列)为透视的,则此二阶曲线(二级曲线)退化为二直线(二点)。此时称该二阶曲线(二级曲线)为退化的二阶曲线(二级曲线)。

一个由射影线束生成的二阶(二级)曲线,可以由其上任意二点(二线)为中心(底)构成的射影线束(点列)生成.由此定理推出两个重要的结论: (1) 平面内给定无三点共线的五点(无三线共点的五条直线),可决定唯一一条二阶曲

线(二级曲线).

(2) 二阶曲线上四定点(二级曲线上四条定直线)与其上任意第五点所连四直线(任意

第五条直线相交)所得四线(四点)的交比不变.

利用这两个结论可以解决有关二次曲线的作图问题。

2.巴斯卡(Pascal )定理和布利安香(Brianchon )定理

这是关于二次曲线的两个重要定理,要注意以下几点:

(1)这两个定理是两个对偶的定理,因此其一的证明完全可以从另一个对偶地得出,教材中已经给出这两个定理的证明。值得注意的是,巴斯卡定理的证明中,射影中心的选择可以是其中的任意两点,同理布利安香定理的证明中,点列的底的选择也是任意的两点。

(2)这两个定理的逆定理也是成立的。 (3)这两个定理的应用:

① 已知二阶曲线上的五个点利用巴斯卡定理可以作出第六个点(见典型例题);对偶地,已知二级曲线上的五条切线,利用布利安香定理的逆定理可以作出第六条切线。 ② 可利用他们证明三点共线问题(见典型例题);对偶地,也可用之证明三线共点问题。

3.二次曲线的极点与极线

极点与极线是关于二次曲线的重要概念,对于讨论二次曲线的仿射性质起着重要的

作用。

极点与极线的概念是由关于二阶曲线的调和共轭点引入的。

(1)调和共轭点:如果两点,P Q 被它们连线与二阶曲线Γ的交点12,M M 调和分离,

即12(,)1PQ M M =-,则称,P Q 关于Γ是调和共轭的.

(2)不在Γ上两点12312

(,,),(,,)P p p p Q q q q 关于Γ调和共轭当且仅当

0ij

i j a

p q =∑。

(3)一定点123(,,)P p p p 关于二阶曲线Γ:

0ij

i j a

p x =∑的调和共轭点123(,,)

Q q q q 的轨迹

0ij

i j a

p x =∑是一条直线.这条直线称为123(,,)P p p p 点的极线,而点

123(,,)P p p p 称为直线0ij i j a p x =∑的极点。

(4)不在二阶曲线Γ上两点123(,,)P p p p ,123(,,)Q q q q 关于Γ调和共轭的充要条件

0ij

i j a

p q =∑。

4.二阶曲线的切线

我们从讨论二阶曲线(二级曲线)与直线(点)的相关位置入手,推导出二阶曲线(二级曲线)的切线(切点)的方程。

设两点 ,P Q 的坐标为123(,,)P p p p ,123(,,)Q q q q ,则直线PQ 上任意点的坐标可以写成123,,x x x ,其中

(1,2,3)i i i x p q i λ=+=

(1)

为了求直线PQ 与二阶曲线

3

,1

0()ij i

j

ij ji i j a x x

a a ===∑

(2)

的交点,我们将(1)式代入(2)式,得

∑==++3

1

,0

))((j i j j i i ij

q p q p a

λλ

展开并整理,得

3333

2

,1

,1

,1

,1

()()0ij i j ij i j ij i j ij i j i j i j i j i j a q q a p q a q p a p p λλ====+++=∑∑∑∑ (3)

如果Q 点不在二阶曲线上,则(3)式是关于λ的二次方程,λ有二值适合(3)式,这两个值或实、或虚、或重合,所以直线PQ 与二阶曲线或相交,或相离,或相切。

由于ij ji a a =,所以

3

3

,1

,1

ij

i j ij i j

i j i j a

p q a q p

===

∑∑,因此(3)式可以写成

3

3

3

2

,1

,1

,1

()20ij i j ij i j ij i j i j i j i j a q q a p q a p p λλ===++=∑∑∑ (4)

显然当

333

2

,1

,1

,1

()()()0ij i j ij i j ij i j i j i j i j a p q a q q a p p ===-=∑∑∑ (5)

时,方程有二相等实根,即表示直线PQ 与二阶曲线相切。

若点123(,,)P p p p 在二阶曲线上,则切线方程为

3

,1

0ij

i j i j a

p x ==∑,写成矩阵形式为

()0

32132

1

=????? ??x x x A p p p

此方程表示过二阶曲线上一点123(,,)P p p p 的二阶曲线的切线方程。其中A 为二阶曲线的系数矩阵。

类似的方法,可以讨论二级曲线与点的位置关系,求出切点的方程和切点的坐标。在此留给同学们自己讨论。

例题选解

例1 求二阶曲线的方程,它是由下列两个射影线束所决定的:

130x x λ-=与230x x λ'-=,且210λλλλ''-++=.

解:射影对应式为:210λλλλ''-++=.

由二线束方程有:1233

,x x

x x λλ'=

=,代入射影对应式,经化简后得: 2122313320x x x x x x x +-+=.

例2 求证点坐标方程2

2y px =与线坐标方程221320pu u u -=表示同一条曲线. 证明:将2

2y px =化为齐次坐标方程为:221320x px x -=,

它的线坐标方程为:

12312

3

0001

00000

p u u p u u u u -=-,即221320pu u u -=.

同理可求出2

21320pu u u -=的点坐标方程为:

12

31230010001000

x p x x x x x -=-,即

221320x px x -=.

其非齐次坐标方程为:2

2y px =.

例3 求通过五点()()()()()1,0,1,1,0,1,1,2,1,1,2,1,1,3,0P Q R S T --的二次曲线.

解:设所求为:222

1112223331212232313132220a x a x a x a x x a x x a x x +++++=,将已知五点

的坐标分别代入所设方程,求出系数112233122313,,,,,a a a a a a 的比,即得所求:

222123123320x x x x x --+=.

例4 设自点()123,,P p p p 至二阶曲线0S =的切线的切点为11,H K ,自点()123,,Q q q q 至二阶曲线0S =的切线的切点为22,H K ,求证:1122,,,,,H K P H K Q 在同一个二阶曲线上,其方程为pq p q S S S S ?=?.

证明:因为11,H K 为0S =的过P 点的切线的切点,所以11,H K 的坐标满足0S =,0p S =,同理 22,H K 的坐标也满足0S =,0q S =.

现构造一个二阶曲线,使其通过1212,,,H H K K ,再确定待定系数λ,使二阶曲线也通

过另外两点. 设二阶曲线方程为:p q S S S λ=.

如果二阶曲线通过P ,则有pp qp pp S S S λ=,有qp S λ=,由于pq qp S S =,所以二阶曲

线 pq p q S S S S ?=?也通过Q 点.

故1122,,,,,H K P H K Q 在同一个二阶曲线上,其方程为pq p q S S S S ?=?.

例5 设六边形的三对对边互相平行,求证这个六角形内接于一条二次曲线.

证明:因三对对边互相平行,所以三对对边的交点都是无穷远点,所以这三点共一条无穷远直线,故有六边形之三对对边交点共线,根据帕斯卡定理之逆定理,这六边形内接于一条二次曲线.

例6 求两直线1123:20l x x x +-=和213:0l x x +=的交点关于二次曲线

222112223332316230x x x x x x x ++-+=

的极线方程.

解:经解联立方程得12,l l 的交点为()1,3,1P -.P 点的极线为0P S =,经计算得所求为:

30x =.

例7 求2

2

2

x y r +=的动切线关于2

2

1ax by +=的极点的轨迹方程. 解:将已知曲线方程化为齐次式:

222x y r +=化为22221230x x r x +-=

221ax by +=化为2221230ax bx x +-=

在①上任取一点()1

23,,x x x ''',则切线方程为: 21122330x x x x r x x '''+-=

设直线③关于222

1230ax bx x +-=的极点为()123,,x x x ,则有

11

22

233

,,.ax x bx x x r x '=??

'=??'=? 又因为

22221

230x x r x '''+-=.

所以

()

()

2

2

2

2

31220x ax bx r r ??

+-= ???

()2222221230r a x b x x +-=.

此即所求极点的轨迹方程,其非齐次坐标方程为:

()222221r a x b y +=.

自测题

1.试求点(-1,1)关于二阶曲线2

2

3210x xy y x y -+---=的极线。 2.如图,求作直线p 关于二次曲线Γ的极点。

3.△ABC 和△A ′B ′C ′同时外切于一二次曲线Γ,证明它们的六个顶点在另一个二次曲线上。

4.若有心二次曲线(中心为O)的一条直径p 通过一定点A ,则其共轭直径'

p 平行于A 的极线a ,

1.设λ,'λ分别表示点列l(P)中对应点的坐标参数,则下述变换为对合( )

A 4312'--=λλλ

B 2312'-+=λλλ

C 4312'++=λλλ

D 1

41

'--=λλλ

2.下述点偶是关于二阶曲线0522

2

21=+x x x 的一对共轭点( ) A (1,0,0)与(0,1,0) B (2,2,0)与(1,2,3) C .(1,1,1)与(2,-1,3) D (1,0,-1)与(1,4,1)

3.判别一条非退化二阶曲线是否为有心曲线的依据是( ) A 33A 是否非零 B ∞Γl 与是否相切

C Γ是否有渐近线

D Γ的任一直径是否存在共轭直径

4. 两直线1123:20l x x x +-=和213:0l x x +=的交点关于二次曲线

222112223332316230x x x x x x x ++-+=

的极线方程为( )

A 30x =

B 121=+x x

C 12=x

D 131=+x x

5.直线340x y -+=上无穷远点的齐次坐标( )

A 1(1,,0)3

B (3,1,0)

C (1,0,-2)

D (1,0,-1)

6. 已知共点直线,,a b d 的方程为::210,:320,:510a x y b x y d x -+=+-=-=

且1

(,)2

ab cd =

,直线c 的方程( ) A 70x y -= B 3x+y=1 C x=y D x-y=1

1. 求二阶曲线的方程,它是由下列两个射影线束所决定的:

130x x λ-=与230x x λ'-=,且210λλλλ''-++=.

2.求通过五点的二次曲线.

3.求四点顺这次序的交比.

4. 求222x y r +=的动切线关于221ax by +=的极点的轨迹方程.

5.求二次曲线的渐近线.

6.求射影变换的不变元素。

1.设P 、Q 、R 、S 是完全四点形的顶点,A=PS ×QR,B=PR ×QS,C=PQ ×RS,

证明A 1=BC ×QR,B 1=CA ×RP, C 1=AB ×PQ 三点共线.

2.

试证:双曲型对合的任何一对对应元素 '

P P →,与其两个二重元素,E F 调和共轭即

('

,PP EF )=-1

3证明以u 1u 3-u 22=0为线坐标方程的二次曲线,它的点坐标方程为4x 1x 3-x 22=0 。

4.设自点()123,,P p p p 至二阶曲线0S =的切线的切点为11,H K ,自点()123,,Q q q q 至二阶曲线0S =的切线的切点为22,H K ,求证:1122,,,,,H K P H K Q 在同一个二阶曲线上,其方程为pq p q S S S S ?=?

几何学概论期末精彩试题及问题详解

《几何学概论》试题(1) 1. 试确定仿射变换,使y 轴,x 轴的象分别为直线01=++y x ,01=--y x ,且点(1,1) 的象为原点.(51') 2. 利用仿射变换求椭圆的面积.(01') 3. 写出直线12x +23x -3x =0,x 轴,y 轴,无穷远直线的齐次线坐标.(01') 4. 叙述笛沙格定理,并用代数法证之.(51') 5. 已知A (1,2,3),B (5,-1,2),C (11,0,7),D (6,1,5),验证它们共线,并求(CD AB ,)的 值.(8') 6. 设1P (1,1,1),2P (1,-1,1),4P (1,0,1)为共线三点,且(4321,P P P P )=2,求3P 的坐标.(21') 7. 叙述并证明帕普斯(Pappus)定理.(01') 8.一维射影对应使直线l 上三点P (-1),Q (0),R (1)顺次对应直线l '上三点 P '(0),Q '(1),R '(3),求这个对应的代数表达式.(01') 9.试比较射影几何、仿射几何、欧氏几何的关系.(01') 《高等几何》试题(2) 1.求仿射变换424,17++='+-='y x y y x x 的不变点和不变直线. (51') 2. 叙述笛沙格定理,并用代数法证之.(51') 3.求证a (1,2,-1) ,b (-1,1,2),c (3,0,-5)共线,并求l 的值,使 ).3,2,1(=+=i mb la c i i i (01') 4.已知直线421,,l l l 的方程分别为02321=-+x x x ,0321=+-x x x , 01=x ,且=),(4321l l l l 3 2- ,求2l 的方程.(51') 5.试比较欧氏、罗氏、黎氏几何的关系. (01') 6.试证两个点列间的射影对应是透视对应的充要条件是它们底 的交点自对应. (01') 7.求两对对应元素,其参数为12 1→ ,0→2,所确定对合的参数方 程. (01')

高等几何试卷及答案

《高等几何》考试试题A 卷(120分钟) 一、填空题(2分?12=24分) 1 平行四边形 ;2、直线0521=+x x 上无穷远点坐标为: (5,-1,0) 3、已知3),(4321=l l l l ,则=),(1234l l l l 3 =),(4231l l l l -2 4、过点A(1,i - ,2)的实直线的齐次方程为: 0231=-x x 5、方程0652 2 2121=+-u u u u 表示的图形坐标 (1,2,0) (1,3,0) 6、已知OX 轴上的射影变换式为312'+-= x x x ,则原点的对应点 -3 1 7、求点)0,1,1(-关于二阶曲线0547533231212 322 21=+++++x x x x x x x x x 的极线方程063321=++x x x 8、ABCD 为平行四边形,过A 引AE 与对角线BD 平行,则),(DE BC A = -1 9、一点列到自身的两射影变换a):21→,32→,43→; b):10→,32→,01→ 其中为对合的就是: b 10、求射影变换012'=+-λλλ的自对应元素的参数 1 11、两个线束点列成透视的充要条件就是 底的交点自对应 12、直线02321=+-x x x 上的三点)1,3,1(A ,)1,5,2(B ,)0,2,1(C 的单比)(ABC = 1 二、求二阶曲线的方程,它就是由下列两个射影线束所决定的: 130x x λ-=与23'0x x λ-= 且 '2'10λλλλ-++=。 解:射影对应式为'2'10λλλλ-++=。 由两线束的方程有:1233 ,'x x x x λλ= =。 将它们代入射影对应式并化简得, 2 122313320x x x x x x x +-+= 此即为所求二阶曲线的方程。

《高等几何》教学大纲最新

《高等几何》教学大纲 一、课程名称 《高等几何》(Projective Geometry) 二、课程性质 数学与应用数学专业限选课。它跟初等几何、解析几何、高等代数等课程有紧密的联系;它对未来中学数学教师在几何方面基础的培养、观点的提高、思维的灵活、方法的多样起着重要作用,从而大有助于中学数学教学质量的提高和科研能力的培养。本课程的主旨在于拓展读者的几何空间知识,学习了解变换群观点,进而达到训练理性思维的能力,提高数学修养的目的。本课程包括了许多著名的定理,奇妙的图形。通过本课程的学习,可以有效地提高数学审美意识。 本大纲要求本课程的内容处理上实行解析法与综合法并用,以解析法为主。前修课程包括:初等几何、解析几何、数学分析、高等代数、近世代数。 三、课程教学目的 通过本课程的学习,使学生掌握射影几何的基本内容和处理几何问题的方法,同时也认识射影几何、仿射几何、欧氏几何的内在联系,以及在初等几何和解析几何中的应用,并为学习数学的其他分支打好基础。尤其是对无穷远元素的认识和理解,以开拓同学们的思维方式和视野,使同学们能以居高临下的观点来处理初等数学问题。 四、课程教学原则和方法 1、理论与实践相结合的原则; 2、《高等几何》知识与高等数学中的其它知识相结合原则; 3、《高等几何》知识与初等几何知识相结合的原则; 4、在课堂教学中使用传统的讲解法,并适当采用教具演示的方法相结合的原则; 5、讲解法与自学相结合的原则。 五、课程总学时 72学时,习题课占1/5。

六、教学内容要点及建议学时分配 课程教学内容要点及建议学时分配 第一章仿射坐标与仿射变换(计划学时6) 一、本章教学目标:通过本章的学习,掌握透视仿射对应(变换),仿射对应(变换)以及其代数表达式等。 二、本章主要内容: 第一节透视仿射对应 1、弄清共线三点的单比和透视仿射对应的基本概念。 2、熟练掌握透视仿射对应的四个性质---保持同素性、结合性、共线三点的单比和平行性。 第二节仿射对应与仿射变换 1、掌握平面上的透视链、二直线间和二平面间的仿射对应与仿射变换的概念。 2、掌握仿射对应与仿射变换的性质。 第三节仿射坐标

高等几何试卷答案

数学与应用数学专业《高等几何》试卷B 一、 填空题(2分?12=24分) 1、仿射变换的基本不变性与不变量有 同素性、结合性、简比不变、保持平行性 2、直线0521=+x x 上无穷远点坐标为: (5,-1,0) 3、已知3),(4321=l l l l ,则=),(1234l l l l 3 =),(4231l l l l -2 4、过点A(1,i - ,2)的实直线的齐次方程为: 0231=-x x 5、方程0652 22121=+-u u u u 表示的图形坐标 (1,2,0) (1,3,0) 6、已知OX 轴上的射影变换式为312'+-= x x x ,则原点的对应点 -3 1 7、求点)0,1,1(-关于二阶曲线0547533231212 32221=+++++x x x x x x x x x 的极线方程 063321=++x x x 8、ABCD 为平行四边形,过A 引AE 与对角线BD 平行,则),(DE BC A = -1 9、一点列到自身的两射影变换a ):21→,32→,43→; b ):10→,32→, 01→ 其中为对合的是: b 10、求射影变换012'=+-λλλ的自对应元素的参数 1 11、两个线束点列成透视的充要条件是 底的交点自对应 12、直线02321=+-x x x 上的三点)1,3,1(A ,)1,5,2(B ,)0,2,1(C 的单比)(ABC = 1 二、求二阶曲线的方程,它是由下列两个射影线束所决定的: 130x x λ-=与23'0x x λ-= 且 '2'10λλλλ-++=。 解:射影对应式为'2'10λλλλ-++=。 由两线束的方程有:1233 ,'x x x x λλ= =。 将它们代入射影对应式并化简得, 2 122313320x x x x x x x +-+= 此即为所求二阶曲线的方程。 三、如果两个三点形内接于同一条二次曲线,则它们也同时外切于一条二次曲线。(10分) 证明:三点形ABC 和三点形C B A '''内接于二次曲线(C ),设 AB C B ''=D AB C A ''=E B A '' BC=D ' B A '' AC=E ',则),,,(B A B A C '''∧),,,(B A B A C ''所以, ),E , D ,(B A ∧),,,(B A B A C '''∧),,,(B A B A C ''∧)D ,,, E (''''A B 即),E ,D ,(B A ∧)D ,,,E (''''A B 这两个点列对应点的连线AC ,B C '',A C '',BC 连同这两个点列的底AB , B A ''属于同一条二级曲线( C '),亦即三点形ABC 和三点形C B A '''的边外切一条二次曲线。

高等几何试题

(0464)《高等几何》复习大纲 仿射坐标与仿射变换 一、要求 1.掌握透视仿射对应概念和性质,以及仿射坐标的定义和性质。熟练掌握单比的定义和坐标表示。2.掌握仿射变换的两种等价定义;熟练掌握仿射变换的代数表示,以及几种特殊的仿射变换的代数表示。3.掌握图形的仿射性质和仿射不变量。 二、考试内容 1.单比的定义和求法。 2.仿射变换的代数表示式,以及图形的仿射性质和仿射不变量。3.仿射变换的不变点和不变直线的求法。 射影平面 一、要求 1.掌握中心射影与无穷远元素的基本概念,理解无穷远元素的引入。 2.熟练掌握笛萨格(Desargues)定理及其逆定理的应用。 3.熟练掌握齐次点坐标的概念及其有关性质。 4.理解线坐标、点方程的概念和有关性质。 5.掌握对偶命题、对偶原则的理论。 二、考核内容 1.中心投影与无穷远元素:中心投影,无穷远元素,图形的射影性质。 2.笛萨格(Desargues)定理:应用笛萨格(Desargues)定理及其逆定理证明有关结论。 3.齐次点坐标:齐次点坐标的计算及其应用。 4.线坐标:线坐标的计算及其应用。 5.对偶原则:作对偶图形,写对偶命题,对偶原则和代数对偶的应用。 射影变换与射影坐标 一、要求 1.熟练掌握共线四点与共点四线的交比与调和比的基本概念、性质和应用。 2.掌握完全四点形与完全四线形的调和性及其应用。 3.掌握一维射影变换的概念、性质,代数表示式和参数表示式。 4.掌握二维射影变换的概念、性质以及代数表示式。 5.理解一维、二维射影坐标的概念以及它们与仿射坐标、笛氏坐标的关系。 二、考试内容 1.交比与调和比:交比的定义、基本性质及其计算方法,调和比的概念及其性质。 2.完全四点形与完全四线形:完全四点形与完全四线形的概念及其调和性。 3.一维基本形的射影对应:一维射影对应的性质,与透视对应的关系,以及代数表示式。。 4.二维射影变换 5.二维射影对应(变换)与非奇线性对应的关系。 6.射影坐标:一维射影坐标、二维射影坐标。 7.一维、二维射影变换的不变元素:求一维射影变换的不变点,二维射影变换的不变点和不变直线。 变换群与几何学 一、要求 1.了解变换群的概念。 2.理解几何学的群论观点。 3.弄清欧氏几何、仿射几何、射影几何之间的关系及其各自的研究对象。 二、考试内容 1.变换群与几何学的关系。 2仿射几何、射影几何学相应的变换群、研究对象基本不变量和基本不变性。 二次曲线的射影理论 一、要求 1.掌握二队(级)曲线的射影定义、二阶曲线与直线的相关位置,二阶曲线的切线,二阶曲线与二级曲线的关系。2.掌握巴斯加定理、布利安桑定理以及巴斯加定理特殊情形。 3.掌握极点,极线的概念和计算方法,熟练掌握配极原则。 4.了解二阶曲线的射影分类。 二、考试内容 1.二阶(级)曲线的概念,性质和互化,求二阶曲线的主程和切线方程。 2.应用巴劳动保护加定理和布利安桑定理及其特殊情形证明有关问题,解决相在的作图问题。 3.二阶曲线的射影分类。 二次曲线的仿射性质和度量性质 一、要求和考试内容 1.掌握二次曲线的中心、直径、共轭直径、渐近线等概念和性质。

高等几何试题(1).docx

《高等几何》试题(1) 1.试确定仿射变换,使y 轴,x轴的象分别为直线x y 1 0 , x y 1 0 ,且点(1,1) 的象为原点 .( 15 ) 2.利用仿射变换求椭圆的面积 .( 10 ) 3. 写出直线3x x x 轴,y10 2x +2-3=0,轴 , 无穷远直线的齐次线坐标.() 1 4.叙述笛沙格定理 , 并用代数法证之 .( 15 ) 5.已知A(1,2,3), B (5,-1,2), C (11,0,7), D (6,1,5),验证它们共线,并求(AB, CD)的值.( 8 ) 6.设P(1,1,1),P (1,-1,1),P (1,0,1)为共线三点,且(P P , P P)=2,求P的坐标.(12) 124 1 2 3 43 7.叙述并证明帕普斯 (Pappus) 定理 .( 10 ) 8.一维射影对应使直线 l 上三点 P (-1),Q(0),R (1)顺次对应直线 l上三点P (0),Q(1), R (3),求这个对应的代数表达式.( 10 ) 9. 试比较射影几何、仿射几何、欧氏几何的关系.( 10 ) 《高等几何》试题(2) 1. 求仿射变换x 7 x y 1, y4x 2 y 4 的不变点和不变直线. (15 ) 2.叙述笛沙格定理 , 并用代数法证之 .( 15 ) 3.求证 a (1,2,-1) ,b(-1,1,2), c (3,0,-5)共线 , 并求l的值 , 使 c i la i mb i(i 1,2,3). (10) 4.已知直线 l1 ,l 2 , l 4的方程分别为 2x1x2x3 0 , x1x2 x3 0 , x10 ,且 (l1 l2 , l3 l 4 )2 l 2的方程.(15),求 3 5.试比较欧氏、罗氏、黎氏几何的关系. ( 10 ) 6.试证两个点列间的射影对应是透视对应的充要条件是它们底 的交点自对应 . ( 10) 7. 求两对对应元素 , 其参数为1 1 ,02, 所确定对合的参数方2

2020年4月浙江自考高等几何试题及答案解析试卷及答案解析真题

1 浙江省2018年4月高等教育自学考试 高等几何试题 课程代码:10027 一、填空题(每空2分,共20分) 1.射影变换基本不变量是__________。 2.欧氏几何基本不变图形是__________。 3.直线2x-y+1=0上无穷远点的齐次坐标是__________。 4.原点的方程是__________。 5.自极三角形是__________。 6.二次曲线在无穷远点处的切线叫做__________。 7.共线四点A ,B ,C ,D 交比的定义是(AB ,CD )=__________。 8.两个射影点列成透视的充要条件是__________。 9.平面上两个圆点的齐次坐标是__________。 10.焦点的极线称为__________。 二、计算下列各题(每小题6分,共36分) 1.求仿射变换? ??-=+-=y 2x 4'y 4y x 3'x 的自对应点 2.一直线上取A=(5,-7,-1)为第一基点,B=(1,-2,1)为第二基点,C=(-1,1,1) 为单位点,建立射影坐标系。求点D=(1,1,-5)的齐次射影坐标。 3.设直线上三个点A ,B ,C 的齐次坐标依次为(2,1),(1,2)与(-1,1),求D 点坐标,使(AB ,CD )=2。 4.求点(5,1,7)关于二次曲线2x 12+3x 22+x 32-6x 1x 2-2x 1x 3-4x 2x 3=0的极线。 5.设一对合由非齐次坐标为3的二重点,以及非齐次坐标为1和4的一对对应点决定,求对合的表达式。 6.求二次曲线xy+y 2-x-3y-2=0的渐近线。 三、求作下列图形(写出作法,画出图形,每小题6分,共12分) 1.已知共点直线l 1,l 2,l 3,求作直线l 4,使l 1,l 2,l 3和l 4构成调和线束。 作法:

高等几何试题.

高等几何试题 一、填空题(每题3分,共27分) 1、 两个三角形面积之比是( )。 2、 相交于影消线的二直线必射影成( )。 3、 如果两个三点形的对应顶点连线共点,则这个点叫做( )。 4、一点123(,,)x x x x =在一直线[]123,,u u u u =上的充要条件是 ( )。 5、 已知1234(,)3p p p p =,则4321(,)p p p p =( ),1324(,)p p p p =( )。 6、 如果四直线1234,,,p p p p 满足1234(,)1p p p p =-,则称线偶34,p p 和12,p p ( )。 7、两个点列间的一一对应是射线对应的充要条件是 ( )。 8、 不在二阶曲线上的两个点P 123()p p p ,Q 123()q q q 关于二阶曲线 0ij i j S a x x ≡=∑成共轭点的充要条件是( )。 9、 仿射变换成为相似变换的充要条件是( )。 二、计算题(每题8分,共56分) 1、 计算椭圆的面积(椭圆方程:22 221x y a b += ,0a b >) 2、 求共点四线11:l y k x =,22:l y k x =,33:l y k x =,44:l y k x =的交比。 3、 求射影变换11 2233x x x x x x ρρρ?'=-?? '=?? '=?? 的不变元素。 4、 求二阶曲线22212323624110x x x x x --+=经过点(1,2,1)P 的切线方程。

5、 求双曲线2223240x xy y x y +-+-=的渐近线方程。 6、 求抛物线22242410x xy y x ++-+=的主轴和顶点。 7、 求使三点(0,)O ∞,(1,1)E ,(1,1)P -顺次变到点(2,3)O ',(2,5)E ', (3,7)P '- 的仿射变换。 三、已知(1,2,3)A ,(5,1,2)B -,(11,0,7)C ,(6,1,5)D ,验证它们共线并求 (,)AB CD 的值。 (8分) 四、 求证:两个不同中心的射影对应线束对应直线的交点构成一条 二阶曲线。(9分)

某高校《高等几何》期末考试试卷含答案

某高校《高等几何》期末考试试卷 (120分钟) 一、填空题(2分?12=24分) 1、平行四边形的仿射对应图形为: 平行四边形 ; 2、直线0521=+x x 上无穷远点坐标为: (5,-1,0) 3、已知3),(4321=l l l l ,则=),(1234l l l l 3 =),(4231l l l l -2 4、过点A(1,i - ,2)的实直线的齐次方程为: 0231=-x x 5、方程0652 2 2121=+-u u u u 表示的图形坐标 (1,2,0) (1,3,0) 6、已知OX 轴上的射影变换式为312'+-= x x x ,则原点的对应点 -3 1 7、求点)0,1,1(-关于二阶曲线0547533231212 322 21=+++++x x x x x x x x x 的极线方程063321=++x x x 8、ABCD 为平行四边形,过A 引AE 与对角线BD 平行,则),(DE BC A = -1 9、一点列到自身的两射影变换a):21→,32→,43→; b):10→,32→,01→ 其中为对合的就是: b 10、求射影变换012'=+-λλλ的自对应元素的参数 1 11、两个线束点列成透视的充要条件就是 底的交点自对应 12、直线02321=+-x x x 上的三点)1,3,1(A ,)1,5,2(B ,)0,2,1(C 的单比)(ABC = 1 二、求二阶曲线的方程,它就是由下列两个射影线束所决定的: 130x x λ-=与23'0x x λ-= 且 '2'10λλλλ-++=。

解:射影对应式为'2'10λλλλ-++=。 由两线束的方程有:1233 ,'x x x x λλ= =。 将它们代入射影对应式并化简得, 2 122313320x x x x x x x +-+= 此即为所求二阶曲线的方程。 三、证明:如果两个三点形内接于同一条二次曲线,则它们也同时外切于一条二次曲线。(10分) 证明:三点形ABC 与三点形C B A '''内接于二次曲线(C),设 AB C B ''=D AB C A ''=E B A '' BC=D ' B A ' ' AC=E ',则),,,(B A B A C '''∧),,,(B A B A C ''所 以,),E ,D ,(B A ∧),,,(B A B A C '''∧),,,(B A B A C ''∧)D ,,,E (''''A B 即),E ,D ,(B A ∧)D ,,,E (''''A B 这两个点列对应点的连线AC,B C '',A C '',BC 连同这两个点列的底AB,B A ''属于同一条二级曲线(C '),亦即三点形ABC 与三点形C B A '''的边外切一条二次曲线。 四、已知四直线1l ,2l ,3l ,4l 的方程顺次为12x -2x +3x =0,13x +2x -32x =0, 17x -2x =0,15x -3x =0, 求证四直线共点,并求(1l 2l ,3l 4l )的值。(10分) 解:因为 1 7213 112---=0且1 5 01 7213---=0 所以1l ,2l ,3l ,4l 共点。四直线与x 轴(2x =0)的交点顺次为A(1,0,-2),B(2,0,3),C(0,0,1),D(1,0,5),非齐次坐标为A(- 21,0),B(32,0),C(0,0),D(5 1,0), 所以 (1l 2l ,3l 4l )=(AB,CD)= ) 2 151)(320() 32 51)(210(+--+=21 五、求两对对应元素,其参数为12 1 →,0→2,所确定的对合方程。(10分) 解 设所求为 a λλ'+b(λ+λ')+d=0 ①

高等几何教学大纲.

《高等几何》课程教学大纲 课程编码: 课程性质:选修 学时数:54 学分数:3 适用专业:数学与应用数学 【课程性质、目的和要求】 高等几何的主要内容是具有悠久历史,至今仍富生命力的射影几何。它不仅在提高学生空间几何直观想象能力方面有独特的作用,而且在论证方法、思维方式方面还具有不同于初等几何、解析几何、高等代数的巧妙灵活的特点。 通过高等几何(或射影几何)的学习,可以使学生从较高的观点处理初等几何、解析几何的一些问题,以便更深入地理解中学几何教材,并掌握近代几何知识与方法,这对学生在几何方面观点的提高、思维的灵活、方法的多样性的培养都起着特别重要的作用,从而有助于学生数学素质的提高和科研能力的培养。 本课程在研究方法上利用代数法和综合法,目的之一是便于学生进一步学习高维空间上的射影几何,目的之二是加强直观性,以便开发智力,启迪思维。在内容编排上应做到由浅入深,由易到难,循序渐进,要特别注意理论基础的系统性与严密性,尽可能做到与中学数学实际相结合,本课程应特别注意对概念及解题方法的分析。 通过本课程的学习,要求学生理解并熟练掌握平面射影几何的基本概念和理论。了解几何学的群论观点和各种几何学之间的联系和差别。学会统一处理几何问题的方法特别要学会利用二次曲线的射影理论处理仿射几何和度量几何方面的有关问题,以便提高学生分析问题和解决问题的能力。 【教学内容、要点和课时安排】 第一章仿射坐标与放射变换(8学时) 【目的要求】掌握透视仿射对应、仿射对应与仿射变换;掌握仿射坐标系;熟练求出仿射变换的代数表示式;理解仿射性质。 【教学重点】仿射坐标系 【难点】仿射性质的理解 【教学内容】 第一节透视仿射对应 第二节仿射对应与仿射变换 第三节仿射坐标

高校《高等几何》期末考试试卷含答案

某高校《高等几何》期末考试试 卷 (120分钟) 一、填空题(2分?12=24分) 1、平行四边形的仿射对应图形为: 平行四边形 ; 2、直线0521=+x x 上无穷远点坐标为: (5,-1,0) 3、已知3),(4321=l l l l ,则=),(1234l l l l 3 =),(4231l l l l -2 4、过点A(1,i - ,2)的实直线的齐次方程为: 0231=-x x 5、方程0652 2 2121=+-u u u u 表示的图形坐标 (1,2,0) (1,3,0) 6、已知OX 轴上的射影变换式为312'+-= x x x ,则原点的对应点 -3 1 7、求点)0,1,1(-关于二阶曲线0547533231212 322 21=+++++x x x x x x x x x 的极线方程

063321=++x x x 8、ABCD 为平行四边形,过A 引AE 与对角线BD 平行,则),(DE BC A = -1 9、一点列到自身的两射影变换a ):21→,32→,43→; b ):10→,32→,01→ 其中为对合的是: b 10、求射影变换012'=+-λλλ的自对应元素的参数 1 11、两个线束点列成透视的充要条件是 底的交点自对应 12、直线02321=+-x x x 上的三点)1,3,1(A ,)1,5,2(B ,)0,2,1(C 的单比)(ABC = 1 二、求二阶曲线的方程,它是由下列两个射影线束所决定的: 130x x λ-=与23'0x x λ-= 且 '2'10λλλλ-++=。 解:射影对应式为'2'10λλλλ-++=。 由两线束的方程有:1233 ,'x x x x λλ= =。 将它们代入射影对应式并化简得,

高等几何试题(1)

高等几何》试题(1) 1. 试确定仿射变换,使y轴,x轴的象分别为直线x y 1 0,x y 1 0 ,且点( 1,1) 的象为原 点.( 15 ) 2. 利用仿射变换求椭圆的面积.( 10 ) 3. 写出直线2x1 +3x2- x3=0, x轴, y轴, 无穷远直线的齐次线坐标.( 10 ) 4. 叙述笛沙格定理, 并用代数法证之.( 15 ) 5. 已知A (1,2,3), B (5,-1,2), C (11,0,7), D (6,1,5), 验证它们共线, 并求( AB,CD ) 的值.( 8 ) 6. 设P1 (1,1,1), P2 (1,-1,1), P4 (1,0,1) 为共线三点, 且( P1P2,P3P4 )=2, 求P3的坐标.( 12 ) 7. 叙述并证明帕普斯(Pappus) 定理.( 10 ) 8. 一维射影对应使直线l 上三点P (-1), Q (0), R (1) 顺次对应直线l 上三点P (0), Q (1), R (3), 求这个对应的代数表达式.( 10 ) 9. 试比较射影几何、仿射几何、欧氏几何的关系.( 10 ) 《高等几何》试题(2) 1.求仿射变换x 7x y 1,y 4x 2y 4的不变点和不变直线. ( 15 ) 2. 叙述笛沙格定理, 并用代数法证之.( 15 ) 3. 求证a (1,2,-1) , b (-1,1,2), c (3,0,-5) 共线,并求l的值,使 c i la i mb i (i 1,2,3). ( 10 ) 4. 已知直线l 1 , l 2 , l 4的方程分别为2x1 x2 x3 0,x1 x2 x3 0, x1 0 ,且(l1l2,l3l4) ,求l2的方程.( 15 ) 3 5. 试比较欧氏、罗氏、黎氏几何的关系. ( 10 ) 6. 试证两个点列间的射影对应是透视对应的充要条件是它们底的交点自对应. ( 10 ) 1 7. 求两对对应元素,其参数为 1 ,0 2, 所确定对合的参数方 2

南京师范大学《高等几何》课程教学大纲

南京师范大学《高等几何》课程教学大纲 课程名称:高等几何(Higher Geometry) 课程编号:06100020 学分:3 学时:90 先修课程:解析几何, 高等代数(I), 数学分析(I) 替代课程:无 一、课程教学目的 本课程是大学数学类专业的主干基础课程之一。本课程在学生具备初等几何、解析几何、高等代数、数学分析知识的基础上,系统地学习射影几何的基本知识,使学生能用变换群的观点来看待几何学,加深对几何学的理解,拓展几何空间概念。通过本课程利用商空间思想研究亏格为零不可定向的闭曲面上的几何学的训练,一方面使得学生拓宽眼界,扩大知识领域,提高抽象思维、理性思维能力,为进一步的数学学习打下基础;另一方面使得学生加深对中学几何特别是解析几何的理论与方法的理解,从而获得用高观点来处理中学几何问题的能力,为未来的中学几何教学打下基础;第三,本课程包括了许多著名的定理,奇妙的图形,匪夷所思的处理技巧,通过本课程的学习,可以有效地提高数学审美意识。 概括来说,学习本课程后,要使得学生有如下收获:(1)空间不只是平直的,除欧氏空间外,还有很多其他的空间。即让学生在空间观念上有一个提升;(2)进一步让学生了解处理几何问题不只是可以用综合法,还可以用解析法;(3)深刻理解对偶原理,认识到射影几何是与欧氏几何完全不同的几何学;(4)深刻理解射影变换及其性质,认识到射影几何是研究射影图形在射影变换下的不变性和不变量的一门科学;(5)深刻理解Klein的变换群观点,即研究某空间中的图形在它的某变换群作用下不变的性质和数量的科学就称为一门几何学;(6)深刻了解一些平面射影图形的射影性质。如:点列,线束,完全n点(线)形,二次曲线的射影性质。(7)学会构造射影图形。因为我们的纸张是欧氏平面,所以在其上构造射影图形还是有很多技巧,学生要深刻领会这些技巧。 二、教学任务 通过课堂教学、课外辅导等多个教学环节,教师主要完成下列教学任务: 1、完成上述教学目的。 2、培养学生树立科学世界观、人生观和价值观,具有良好的思想道德素养和团结协作的精神,具有一定的社会责任感、宽广的胸怀和创新意识。 3、使学生了解近代几何学的发展概貌及其在社会发展中的作用,了解数学科学的若干最新发展状况。 4、培养学生的各种数学能力,不仅要教会学生用研究的眼光(即经常想一想当初数学家是如

某高校《高等几何》期末考试试卷(含答案)

某高校《高等几何》期末考试试卷 (120分钟) 一、填空题(2分?12=24分) 1 2、直线1x 3、已知),(1234l l l l 4、过点7、求点9321二、求二阶曲线的方程,它是由下列两个射影线束所决定的: 130x x λ-=与23'0x x λ-=且'2'10λλλλ-++=。 解:射影对应式为'2'10λλλλ-++=。 由两线束的方程有:1233 ,'x x x x λλ==。 将它们代入射影对应式并化简得, 此即为所求二阶曲线的方程。

三、证明:如果两个三点形内接于同一条二次曲线,则它们也同时外切于一条二次曲线。(10分) 证明:三点形ABC 和三点形C B A '''内接于二次曲线(C ),设 AB C B ''=D AB C A ''=E B A '' BC=D ' B A '' AC=E ',则),,,(B A B A C '''∧),,,(B A B A C ''所以, 求证四 所以1l 解设所求为 a λλ'+b(λ+λ')+d=0① 将对应参数代入得: 21a+(1+2 1)b+d=0② (0+2)b+d=0③ 从①②③中消去a,b,d 得

1 2012321 1λλλλ'+'=0 即λλ'+λ+λ'-2=0为所求 六、求直线32163x x x +-=0关于2122212x x x x -++231x x -632x x =0之极点。(12分) 解:设0p (030201,,x x x )为所求,则 -111??0x 3L=21A A 设渐近线的方程为 根据公式得 解之,得3 1,121-==k k ,所以渐近线方程为 和 化简,得所求为 2x-2y-1=0和2x+6y+5=0 方法二 先求出中心,因为

7月浙江自考高等几何试题及答案解析

1 浙江省2018年7月自学考试高等几何试题 课程代码:10027 一、单项选择题(本大题共5小题,每小题2分,共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.在三角形的以下性质中是仿射性质的是( ) A.垂心 B.重心 C.内心 D.外心 2.以下四条直线中所含的无穷远点与其他三条不同的是( ) A.x y x y 121)1(2+=++ B.11)(2=++x x y C.x +2y =0 D.过点(1,3),(3,2)的直线 3.已知A ,B ,C ,D 四点是调和点列,任意调整它们次序后所得交比不会出现的是( ) A.1 B.2 C.-1 D. 2 1 4.椭圆型射影对应的自对应元素是( ) A.两个互异的实元素 B.两个互异的虚元素 C.两个重合的实元素 D.两个重合的虚元素 5.唯一决定一条二阶曲线需无三点共线的( ) A.3点 B.4点 C.5点 D.6点 二、填空题(本大题共5小题,每小题2分,共10分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 6.两点-3u 1+u 2+2u 3=0,2u 1-u 2+3u 3=0连线的坐标是_________. 7.若对合a μμ′+b (μ+μ′)+c =0是椭圆型的,则系数满足_________. 8.完全四线形的每一条对角线上有一组调和点列,即这直线上的两个顶点和_________. 9.椭圆上四定点与其上任意第五点所联四直线的交比为_________.

2 10.平面上任一圆通过的两个固定点称为_________. 三、计算题(本大题共6小题,每小题6分,共36分) 11.求使三点A (0,0),B (1,1),C (1,-1)变到三点A ′(1,1),B ′(3,1),C (1,-1)的仿射变换. 12.已知平面上有点A (2,1),B (4,2),C (6,-3),D (-3,2),E (-5,1),求A (BC ,DE ). 13.求射影变换式,使它的不变元素的参数是λ1=-1,λ2=3,并且使λ3=1变为3 λ'=0. 14.求射影变换??? ??--='-='-='3213 212 211 36 4 x x x x x x x x x x ρρρ的二重直线. 15.求两个成射影对应的线束x 1-λx 2=0,x 2-λ′x 3=0,(λ′= λ λ +1)所构成的二阶曲线的方程. 16.求二次曲线x 1x 2+x 1x 3+x 2x 3=0的中心. 四、作图题(本大题共2小题,每小题8分,共16分)(第18题写出作法) 17.作出下列图形的对偶图形: 题17图 18.已知二阶曲线上五点A ,B ,C ,D ,E ,求作该曲线上点A 处的切线. 题18图 五、证明题(本大题共3小题,第19小题和第20小题各10分,第21小题8分,共28分)

高等几何学习指导

《高等几何》学习指导

第一章仿射坐标与仿射变换 一、教学目的要求 1、理解透视仿射对应、仿射对应和仿射变换的概念,注意其区别和联系; 2、熟练掌握共线三点单比的概念及其坐标表示法; 3、理解仿射不变性与仿射不变量的概念,并能利用它们证明平面图形的其它仿射性质; 4、熟练掌握仿射变换的代数表示. 二、教学重点、难点 重点: 透视仿射对应、仿射变换的概念;仿射不变性与仿射不变量;仿射变换的代数表示和共线三点单比的坐标表示法. 难点:透视仿射对应的概念、特征及判断. 三、内容小结 本章主要介绍下述内容: 1、共线三点单比(简比)的概念 2、透视仿射对应 1)、概念: ①、同一平面内,直线l到直线/l的透视仿射对应; ②、平面π到平面/π的透视仿射对应. 2)、判断:对应点连线互相平行.

3)、性质: ①、保持同素性; ②、保持结合性; ③、保持平行性; ④、保持共线三点单比不变. 3、仿射对应与仿射变换 概念:透视仿射链. 4、仿射坐标 1)、仿射坐标系; 2)、共线三点单比的坐标表示: 设3131 1233232 (,),(1,2,3),()i i i x x y y P x y i PP P x x y y --== = --则; 3)、仿射变换的代数表示:/111213 /212223 x a x a y a y a x a y a ?=++??=++??, 1112 2122 0a a a a ?= ≠; 5、仿射性质 1)、仿射不变性:同素性、结合性、平行性. 2)、仿射不变量: 共线三点的单比; 两条平行线段之比; 两个三角形面积之比; 两个封闭图形面积之比. 3)、常见的仿射不变图形:三角形、平行四边形、梯形. 四、例题

高等几何期末考试试卷

北京师范大学珠海分校 期末考试试卷 开课单位:应用数学学院课程名称:高等几何 任课教师:hj考试类型:闭卷考试时间:120分钟 学院___________班级____________姓名___________学号______________ 题号一二三总分 得分 阅卷人 试卷说明:(本试卷共4页,满分100分) ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 一、填空题:(每题4分,共20分.请把答案填在题中横线上.) 1.正交变换的基本不变量是.仿射变换的基本不变量是. 射影变换的基本不变量是.射影变换的基本不变形是. 2.若(P1P2,P3P4)=3,则(P1P2,P4P3)=.(P1P3,P2P4)=. (P2P3,P1P4)=.(P3P1,P2P4)=________. 3.两个射影点列成透视对应充要条件是. 两个射影线束成透视对应充要条件是. 4.“若两个完全四线形的五对对应顶点连线通过同一点,则其第六对对应顶点的连线也通过此点,其四对对应边交点必共线”的对偶命题 为 . 5.直线3x-y+3=0上无穷远点的坐标,其方程为. 二、作图题,要求写出简单步骤。(每题5分,共10分.) 1.做出下列图形的对偶图形.

2.已知两个射影点列的三对对应点,求作其他对应点。 三、计算题:要求写出主要计算步骤(每题10分,共60分) 1.已知四点A(1,2,3),B(5,-1,2),C(11,0,7),D(6,1,5),验证它们共线,并求(AB,CD)的值. 2.设直线l上的点P(-1),Q(0),R(1)经射影对应,顺次对应l’上的点 P’(0),Q’(1),R’(3)求射影对应式。.

高等几何对初等几何教学指导作用浅析1

高等几何对初等几何教学指导作用浅析 摘要: 高等几何是高等师范院校数学与应用数学专业的一门重要基础课 ,其中贯穿着现代数学 的思想、理念和方法 ,是初等几何的延伸 ,拓展了初等几何的解题途径 ,丰富了初等几何的研究方 法 ,开阔了初等几何的学习视野。本文以实例与分析相结合说明高等几何的点线结合命题对初等几 何的高观点指导作用和在实践中广泛的应用 ,表明高等几何不仅在提高观点方面有独特作用 ,而且 在论证方法 ,思考问题等方面具有独特的巧妙、灵活等特点。 关键词:高等几何;初等几何; 初等几何是以静止的观点研究一些简单而又有规则的图形,高等几何则是以变动的观点研究变 动的图形.相比较而言,它们虽然同属几何学科,但其观点层次的高低不同.高等几何是在初等几何乃 至高等代数等课程的基础上研究几何问题的,它使学生在较高层面上认识几何空间的基本特征、研究 方法、内在联系,确认几何学的本质,从而发展了几何空间概念,并为进一步学习近代数学创造条件. 通过学习高等几何,可以居高临下地认识初等几何的内涵,高等几何不仅为初等几何提供了理 论依据,更为它拓展了解题途径,丰富了研究方法.因此,高等几何对初等几何具有现实的指导作用, 很有研究、探讨之必要,而且内容非常丰富,甚至是无止境的. 高等几何与初等几何的关系 《高等几何》是高等师范院校数学专业的一门重要的课程.是为学生加深对中学几何的理论和方法的理解,获得较高观点上处理中学几何问题的能力的专业选修课程. 而《初等几何研究》也是高师数学系数学教育专业的一门重要课程,是为培养中学数学师资所特有的课程,是培养未来中学数学教师从事初等几何教学和研究的能力,是提高他们数学素质和几何教学水平的重要课程。初等几何是高等几何的基础.而高等几何是初等几何的深化。初等几何研究的问题一般比较直观、单纯,但形成的概念和积累的技巧对高等几何往往影响深远;高等几何虽然抽象、复杂,但内容和方法却常常可以在初等几何中找到其根源,所以高等几何由于引入了无穷元素,因而处理问题的手段比初等几何高明,作为数学工具也就更具有一般性.从内容上讲,高等几何点变换的观点把初等几何中的正交变换扩大到仿射变换,再扩大到射影变换,从而把几何空间的概念也由欧氏空间扩大到仿射空间,再扩大到射影空间;坐标系也由笛卡尔坐标系扩大到仿射坐标系和射影坐标系.几何学的基本元素方面,也由以点为基本元素的点几何学化为以直线为基本元素的线几何学,并且由有限元素扩大到无穷远元素,由实元素扩大到复元素. 高等几何在初等几何中的应用 欧氏几何作为仿射几何、射影几何的子几何,使我们有可能把初等几何、解析几何放到更为广阔的背景中去考虑,有助于弄清欧氏几何与其它几何的联系与区别,以便从高观点下把握和处理中学教材,将高等几何的思想应用在初等几何中,这无疑对初等几何的教学有很大的指导作用。下面我们就通过几个实例可以看出高等几何对初等几何的指导作用。

某高校《高等几何》期末考试试卷(含答案)

某高校《高等几何》期末考试试卷 (120分钟) 一、填空题(2分?12=24分) 1、平行四边形的仿射对应图形为: 平行四边形 ; 2、直线0521=+x x 上无穷远点坐标为: (5,-1,0) 3、已知3),(4321=l l l l ,则=),(1234l l l l 3 =),(4231l l l l -2 4、过点A(1,i - ,2)的实直线的齐次方程为: 0231=-x x 5、方程0652 22121=+-u u u u 表示的图形坐标 (1,2,0) (1,3,0) 6、已知OX 轴上的射影变换式为312'+-= x x x ,则原点的对应点 -3 1 7、求点)0,1,1(-关于二阶曲线0547533231212322 21=+++++x x x x x x x x x 的极线方程063321=++x x x 8、ABCD 为平行四边形,过A 引AE 与对角线BD 平行,则),(DE BC A = -1 9、一点列到自身的两射影变换a ):21→,32→,43→; b ):10→,32→,01→ 其中为对合的是: b 10、求射影变换012'=+-λλλ的自对应元素的参数 1

11、两个线束点列成透视的充要条件是 底的交点自对应 12、直线02321=+-x x x 上的三点)1,3,1(A ,)1,5,2(B ,)0,2,1(C 的单比)(ABC = 1 二、求二阶曲线的方程,它是由下列两个射影线束所决定的: 130x x λ-=与23'0x x λ-= 且 '2'10λλλλ-++=。 解:射影对应式为'2'10λλλλ-++=。 由两线束的方程有:1233 ,'x x x x λλ= =。 将它们代入射影对应式并化简得, 2 122313320x x x x x x x +-+= 此即为所求二阶曲线的方程。 三、证明:如果两个三点形内接于同一条二次曲线,则它们也同时外切于一条二次曲线。(10分) 证明:三点形ABC 和三点形C B A '''内接于二次曲线(C ),设 AB C B ''=D AB C A ''=E B A '' BC=D ' B A '' AC=E ',则),,,(B A B A C '''∧),,,(B A B A C ''所以, ),E ,D ,(B A ∧),,,(B A B A C '''∧),,,(B A B A C ''∧)D ,,,E (''''A B 即),E ,D ,(B A ∧)D ,,,E (''''A B 这两个点列对应点的连线AC ,B C '',A C '',BC 连同这两个点列的底AB ,B A ''属于同一条二级曲线(C '),亦即三点形ABC 和三点形C B A '''的边外切一条二次曲线。

相关文档
最新文档