有限几何学
2020-03-26 21:47:16
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
{displaystyle X}
(其成员称为点)及一族
X
{displaystyle X}
的子集
L
{displaystyle L}
(其成员称为线),使之满足下述条件: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
{displaystyle n}
阶仿射平面有
n
2
{displaystyle n^{2}}
个点与
n
2
+
n
{displaystyle n^{2}+n}
条线;每条线含
n
{displaystyle n}
点,每点落于
n
+
1
{displaystyle n+1}
条线。定义. 射影平面是一个非空集
X
{displaystyle X}
(其成员称为点)及一族
X
{displaystyle X}
的子集
L
{displaystyle L}
(其成员称为线),使之满足下述条件: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
{displaystyle n}
阶射影平面的点、线个数均为
n
2
+
n
+
1
{displaystyle n^{2}+n+1}
,每条线含
n
+
1
{displaystyle n+1}
个点,每个点落于
n
+
1
{displaystyle n+1}
条线。对任意正整数
n
{displaystyle n}
,
n
{displaystyle 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
{displaystyle n}
是素数幂。若一映射
f
:
X
→
X
{displaystyle f:Xto X}
保存共线关系,则称之为
X
{displaystyle X}
的对称(或自同构)。Fano 平面的对称群同构于
P
S
L
(
2
,
F
7
)
{displaystyle mathrm {PSL} (2,mathbb {F} _{7})}
,有
168
{displaystyle 168}
个元素。