Проекция (математика)
Эта статья нуждается в дополнительных ссылок для проверки . ( август 2021 г. ) |
В математике проекция — это идемпотентное отображение множества математической (или другой структуры ) в подмножество (или подструктуру). В данном случае идемпотентность означает, что проецирование дважды равносильно проецированию один раз. Ограничение на подпространство проекции также называется проекцией , даже если свойство идемпотентности потеряно. Бытовым примером проекции является отбрасывание тени на плоскость (лист бумаги): проекция точки — это ее тень на лист бумаги, а проекция (тень) точки на лист бумаги — это то, что сама точка (идемпотентность). Тень трехмерной сферы представляет собой закрытый диск. Первоначально понятие проекции было введено в евклидовой геометрии для обозначения проекции трехмерного евклидова пространства на плоскость в нем, как в примере с тенью. Двумя основными прогнозами такого рода являются:
- Проекция точки на плоскость или центральная проекция : Если C — точка, называемая центром проекции , то проекция точки P , отличной от C , на плоскость, не содержащую C , является пересечением прямой CP с самолет. Точки P , у которых линия CP параллельна Проективной плоскости, не имеют никакого изображения в проекции, но часто говорят, что они проецируются в точку, находящуюся на бесконечности плоскости (формализацию этой терминологии см. в . геометрии) Проекция самой точки C не определена.
- Проекция , параллельная направлению D , на плоскость или параллельная проекция : Изображение точки P — это пересечение плоскости с линией, параллельной D проходящей через P. , См. Аффинное пространство § Проекция для получения точного определения, обобщенного на любые измерения. [ нужна цитата ]
Концепция проекции в математике очень старая и, скорее всего, уходит корнями в феномен теней, отбрасываемых объектами реального мира на землю. Эта элементарная идея была уточнена и абстрагирована сначала в геометрическом контексте, а затем и в других областях математики. Со временем развивались разные версии этой концепции, но сегодня, в достаточно абстрактной обстановке, мы можем объединить эти варианты. [ нужна цитата ]
В картографии картографическая проекция — это карта части поверхности Земли на плоскость, что в ряде случаев, но не всегда, является ограничением проекции в указанном выше значении. 3D -проекции также лежат в основе теории перспективы . [ нужна цитата ]
В основе проективной геометрии лежит необходимость объединения двух видов проекций и определения изображения посредством центральной проекции любой точки, отличной от центра проекции . Однако проективное преобразование — это биекция проективного пространства , свойство, не свойственное проекциям в этой статье. [ нужна цитата ]
Определение [ править ]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9b/Proj-map.svg/191px-Proj-map.svg.png)
Как правило, отображение, в котором домен и кодомен представляют собой один и тот же набор (или математическую структуру ), является проекцией, если отображение идемпотентно , что означает, что проекция равна своей композиции с самим собой. Проекция может также относиться к отображению, которое имеет правое обратное . Оба понятия тесно связаны следующим образом. Пусть p — идемпотентное отображение множества A в себя (таким образом, p ∘ p = p ), а B = p ( A ) — образ p . Если мы обозначим через π отображение p, как отображение из A в B , а через i B — вложение в рассматриваемое A ( так что p = i ∘ π ), то мы имеем π ∘ i = Id B (так что π имеет правый обратный). И наоборот, если π имеет правый обратный i , то из π ∘ i = Id B следует, что i ∘ π ∘ i ∘ π = i ∘ Id B ∘ π = i ∘ π ; то есть p = i ∘ π идемпотентно. [ нужна цитата ]
Приложения [ править ]
Исходное понятие проекции было расширено или обобщено на различные математические ситуации, часто, но не всегда, связанные с геометрией, например:
- В теории множеств :
- Операция, типичная для j - й карта проекции , записанная proj j , которая переводит элемент x = ( x 1 , ..., x j , ..., x n ) декартова произведения X 1 × ⋯ × X j × ⋯ × X n к значению проект j ( Икс ) знак равно Икс j . [1] Это отображение всегда сюръективно , и, когда каждое пространство X k имеет топологию , оно также является непрерывным и открытым . [2]
- Отображение, которое переводит элемент в его класс эквивалентности при заданном отношении эквивалентности , известно как каноническая проекция . [3]
- Карта оценки отправляет функцию f в значение f ( x ) для фиксированного x . Пространство функций Y Икс можно отождествить с декартовым произведением , а карта оценки представляет собой карту проекции декартова произведения. [ нужна цитата ]
- Для реляционных баз данных и языков запросов проекция записанная — это унарная операция, как где представляет собой набор имен атрибутов. Результат такого проектирования определяется как набор , который получается, когда все кортежи в R ограничены набором . [4] [5] [6] [ нужна проверка ] R — это отношение к базе данных . [ нужна цитата ]
- В сферической геометрии проекция сферы на плоскость использовалась Птолемеем (~150 г.) в его «Планисфаерии» . [7] Этот метод называется стереографической проекцией и использует плоскость, касающуюся сферы, и полюс C, диаметрально противоположный точке касания. Любая точка P на сфере, кроме C , определяет линию CP , пересекающую плоскость в точке проекции P . [8] Соответствие делает сферу одноточечной компактификацией плоскости, когда включена точка на бесконечности, соответствующая C , которая в противном случае не имеет проекции на плоскость. Типичным примером является комплексная плоскость , где компактификация соответствует сфере Римана . Альтернативно, полушарие часто проецируется на плоскость с помощью гномонической проекции . [ нужна цитата ]
- В линейной алгебре — линейное преобразование , которое остаётся неизменным при двукратном применении: p ( u ) = p ( p ( u )) . Другими словами, идемпотентный оператор. Например, отображение, которое переносит точку ( x , y , z ) в трех измерениях в точку ( x , y , 0), является проекцией. Этот тип проекции естественным образом обобщается на любое количество измерений n для области и k ⩽ n для кодобласти отображения. См. Ортогональная проекция , Проекция (линейная алгебра) . В случае ортогональных проекций пространство допускает разложение в произведение, и оператор проектирования также является проектором в этом смысле. [9] [10] [ нужна проверка ]
- В дифференциальной топологии любой пучок волокон включает в себя карту проекции как часть своего определения. По крайней мере, локально эта карта выглядит как карта проекции в смысле топологии произведения и поэтому является открытой и сюръективной. [ нужна цитата ]
- В топологии ретракция , — это непрерывное отображение r : X → X которое ограничивается тождественным отображением на своем изображении. [11] Это удовлетворяет аналогичному условию идемпотентности r 2 = r и может считаться обобщением карты проекции. Образ ретракции называется ретрактом исходного пространства. Ретракция, гомотопная тождеству , известна как деформационная ретракция . Этот термин также используется в теории категорий для обозначения любого расщепленного эпиморфизма. [ нужна цитата ]
- Скалярная проекция (или решающая) одного вектора на другой. [ нужна цитата ]
- В теории категорий приведенное выше понятие декартова произведения множеств может быть обобщено на произвольные категории . Произведение канонический некоторых объектов имеет морфизм проекции на каждый фактор. Этот прогноз будет принимать множество форм в разных категориях. Проекция из произведения множеств декартова , топологии произведения топологических пространств (которая всегда сюръективна и открыта или из прямого произведения групп ) и т. д. Хотя эти морфизмы часто являются эпиморфизмами и даже сюръективными, они не обязательно должны быть . [12] [ нужна проверка ]
Ссылки [ править ]
- ^ «Прямое произведение — Математическая энциклопедия» . энциклопедияofmath.org . Проверено 11 августа 2021 г.
- ^ Ли, Джон М. (2012). Введение в гладкие многообразия . Тексты для аспирантов по математике. Том. 218 (Второе изд.). п. 606. дои : 10.1007/978-1-4419-9982-5 . ISBN 978-1-4419-9982-5 .
Упражнение А.32. Предполагать являются топологическими пространствами. Докажите, что каждая проекция это открытая карта.
- ^ Браун, Арлен; Пирси, Карл (16 декабря 1994 г.). Введение в анализ . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-94369-5 .
- ^ Алагич, Суад (6 декабря 2012 г.). Технология реляционных баз данных . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4612-4922-1 .
- ^ Дата, CJ (28 августа 2006 г.). Словарь реляционных баз данных: подробный глоссарий реляционных терминов и понятий с наглядными примерами . «О'Рейли Медиа, Инк.». ISBN 978-1-4493-9115-7 .
- ^ «Реляционная алгебра» . www.cs.rochester.edu . Архивировано из оригинала 30 января 2004 года . Проверено 29 августа 2021 г.
- ^ Сидоли, Натан; Берггрен, Дж.Л. (2007). «Арабская версия Планисферы Птолемея или Уплощение поверхности сферы: текст, перевод, комментарий» (PDF) . Скиамвс . 8 . Проверено 11 августа 2021 г.
- ^ «Стереографическая проекция — Математическая энциклопедия» . энциклопедияofmath.org . Проверено 11 августа 2021 г.
- ^ «Проекция — Математическая энциклопедия» . энциклопедияofmath.org . Проверено 11 августа 2021 г.
- ^ Роман, Стивен (20 сентября 2007 г.). Продвинутая линейная алгебра . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-72831-5 .
- ^ «Опровержение — Математическая энциклопедия» . энциклопедияofmath.org . Проверено 11 августа 2021 г.
- ^ «Произведение семейства объектов в категории — Математическая энциклопедия» . энциклопедияofmath.org . Проверено 11 августа 2021 г.