Odległości nieeuklidesowe na przestrzeniach rzutowych
Transkrypt
Odległości nieeuklidesowe na przestrzeniach rzutowych
Geometria jest jednym z działów matematyki, którego przedmiotem jest badanie figur geometrycznych i zależności między nimi. Figury geometryczne na płaszczyźnie noszą nazwę figur płaskich, w przestrzeni trójwymiarowej brył geometrycznych. Termin geometria pochodzi z języka greckiego i oznacza mierzenie ziemi. Z rozwojem geometrii związane jest nazwisko greckiego matematyka Euklidesa. Dzięki Euklidesowi geometria przedstawiana jest jako nauka uporządkowana, wzorowy przykład teorii dedukcyjnej zaczynającej się od kilku pojęć pierwotnych, z których za pomocą aksjomatów i definicji wyprowadza się twierdzenia. 1. Przez każde dwa różne punkty można poprowadzić jedną i tylko jedną linię prostą. 2. Każdy odcinek może być przedłużony do nieskończoności, tworząc prostą. 3. Odległość i punkt wyznaczają okrąg. 4. Wszystkie kąty proste są równe. 5. Przez każdy punkt nie leżący na danej prostej można poprowadzić dokładnie jedną prostą równoległą do danej. Geometria nieeuklidesowa – geometria, która nie spełnia co najmniej jednego z aksjomatów geometrii euklidesowej. Może ona spełniać tylko część z nich, przy czym mogą również obowiązywać w niej inne, sprzeczne z aksjomatami i twierdzeniami geometrii Euklidesa. Przykładami geometrii nieeuklidesowych są: geometria hiperboliczna (geometria Łobaczewskiego), geometria eliptyczna (geometria sferyczna). Nikołaj Łobaczewski stworzył własny postulat, zastępujący V postulat Euklidesa. Brzmi on: przez punkt płaszczyzny nie należący do danej prostej przechodzą co najmniej dwie różne proste nie posiadające punktów wspólnych z daną prostą. W geometrii hiperbolicznej płaszczyzną jest powierzchnia siodła. Płaszczyzna hiperboliczna Przestrzeń euklidesowa – przestrzeń o geometrii euklidesowej. Jest ona naturalnym elementem modeli świata rzeczywistego i stanowi dobre przybliżenie przestrzeni fizycznych w warunkach makroskopowych. Przestrzeń metryczna – zbiór z określonym pojęciem odległości (nazywanej metryką) między jego elementami. W metryce euklidesowej odległość między dwoma punktami możemy określić za pomocą wzoru: d(x,y) = |y-x| Możemy wyróżnić następujące metryki: Metryka Metryka Metryka Metryka Metryka „miasto”; maksimum; kolejowa; „rzeka”; dyskretna. Wyobraźmy sobie, że z jakichś powodów (kwadratowa sieć ulic przypominająca plan Manhattanu) możemy poruszać się jedynie w kierunkach wschód-zachód oraz północ-południe. Wtedy droga, jaką będziemy przebywać z jednego punktu do drugiego, wyniesie właśnie tyle, ile mówi o niej metryka miejska. Metryka Manhattan – odległość dwóch punktów w tej metryce to suma wartości bezwzględnych różnic ich współrzędnych. Metryka maksimum– metryka opisana wzorem Niech pod słowem „rzeka” kryje się ustalona prosta na płaszczyźnie. Wyobraźmy sobie, że znajdujemy się w bardzo gęstej dżungli, po której poruszać się można jedynie w kierunkach prostopadłych do rzeki oraz po samej rzece (po tych ścieżkach poruszamy się zgodnie z metryką euklidesową na płaszczyźnie). Tak określona odległość nosi nazwę metryki rzeki. Problem: dostanie się z punktu A do B Wzór opisujący metrykę rzeki: