ทฤษฎีบันเดิล
ในเรขาคณิตแบบยุคลิดทฤษฎีบทบันเดิลเป็นข้อความเกี่ยวกับวงกลมหกวงและจุดแปดจุดในระนาบยุคลิด ในเรขาคณิตแบบเหตุการณ์ ทั่วไป มันเป็นคุณสมบัติที่คล้ายกันซึ่งระนาบโมเบียสอาจมีหรือไม่มีคุณสมบัตินี้ก็ได้ ตามทฤษฎีบทของคาห์น ระนาบโมเบียสแบบ "รูปไข่" เท่านั้นที่จะมีคุณสมบัตินี้ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งที่เทียบเคียงได้กับทฤษฎีบทของเดซาร์กส์ สำหรับ ระนาบเชิงฉายสำหรับ ระนาบโมเบีย ส

คำอธิบาย
ถ้าสำหรับจุดที่แตกต่างกันแปดจุดควอดรูเพิลห้าในหกควอดรูเพิลเป็นคอนไซเคิล (บรรจุอยู่ในวงจร) บนอย่างน้อยสี่วงจรควอดรูเพิลที่หกก็จะเป็นคอนไซเคิลเช่นกัน[ 1 ]
ทฤษฎีบทบันเดิลไม่ควรสับสนกับทฤษฎีบทของมิเกล (ถึงแม้ว่าจะสามารถอนุมานได้จากการกลับวงกลมบนแผนภาพของจุดมิเกลของรูปสี่เหลี่ยมสมบูรณ์ก็ตาม)
ระนาบโมเบียสรูปไข่ในปริภูมิยูคลิดจริง อาจพิจารณาได้ว่าเป็นเรขาคณิตของระนาบตัดของพื้นผิวรูปไข่ เช่น ทรงกลม หรือทรงรี หรือครึ่งทรงกลมที่ติดกับครึ่งทรงรีที่เหมาะสม หรือพื้นผิวที่มีสมการเป็นต้น หากพื้นผิวรูปไข่เป็นทรงกลม จะได้แบบจำลองปริภูมิของระนาบโมเบียสจริงแบบคลาสสิกซึ่งก็คือ "เรขาคณิตวงกลม" บนทรงกลม
คุณสมบัติที่สำคัญของระนาบโมเบียสรูปไข่คือการมีอยู่ของแบบจำลองพื้นที่ผ่านรูปไข่ รูปไข่ ใน ปริภูมิเชิงฉาย 3 มิติคือเซตของจุด ซึ่ง ก) ถูกตัดโดยเส้นตรงที่ 0, 1 หรือ 2 จุด และ ข) เส้นสัมผัสที่จุดใดๆ ครอบคลุมระนาบ (ระนาบสัมผัส) เรขาคณิตของรูปไข่ในปริภูมิเชิงฉาย 3 มิติคือระนาบโมเบียส เรียกว่าระนาบโมเบียสรูปไข่เซตของจุดในเรขาคณิตประกอบด้วยจุดของรูปไข่ และเส้นโค้ง ("วงจร") คือส่วนตัดระนาบของรูปไข่ การฉายภาพสเตอริโอกราฟิกที่เหมาะสมแสดงให้เห็นว่าสำหรับระนาบโมเบียสรูปไข่ใดๆ จะมีแบบจำลองระนาบอยู่[ 2 ]ในกรณีคลาสสิก แบบจำลองระนาบคือเรขาคณิตของวงกลมและเส้นตรง (โดยที่แต่ละเส้นตรงจะสมบูรณ์ด้วยจุดที่อนันต์) ทฤษฎีบทบันเดิลมีการตีความในระนาบและในปริภูมิ ในแบบจำลองระนาบ อาจมีเส้นตรงเข้ามาเกี่ยวข้อง การพิสูจน์ทฤษฎีบันเดิลนั้นดำเนินการภายในแบบจำลองเชิงพื้นที่
ทฤษฎีบท
ทฤษฎีบทบันเดิลใช้ได้ในระนาบโมเบียสรูปไข่ทุกระนาบ
การพิสูจน์เป็นผลมาจากการพิจารณาดังต่อไปนี้ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วใช้ข้อเท็จจริงที่ว่าระนาบสามระนาบในปริภูมิเชิงฉายสามมิติตัดกันที่จุดเดียว:
- ระนาบที่บรรจุวัฏจักรตัดกันที่จุดหนึ่งดังนั้น จึงเป็นจุดตัดของเส้นตรง (ในอวกาศ! )
- ระนาบที่บรรจุวัฏจักรตัดกันที่จุดหนึ่งดังนั้นจุดตัดของเส้นตรงก็คือจุดเดียวกันด้วย
ผลลัพธ์ที่ได้คือ: ก) และ ข) ตัดกันที่จุดเดียวกัน ข้อความสุดท้ายหมายความว่า: ระนาบทั้งสองมีจุดร่วมกัน ระนาบที่เกี่ยวข้องมีจุดร่วมกัน พวกมันเป็นองค์ประกอบของกลุ่มระนาบ
เจฟฟ์ คาห์นได้ แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของทฤษฎีบันเดิล
ทฤษฎีบทของคานห์
ระนาบโมเบียสเป็นรูปไข่ก็ต่อเมื่อเป็นไปตามทฤษฎีบันเดิล[ 3 ]
ทฤษฎีบันเดิลนั้นคล้ายคลึงกับทฤษฎีบทของเดซาร์กส์สำหรับระนาบเชิงโปรเจกทีฟ แต่ สำหรับ ระนาบโมเบียส จากทฤษฎีบทบันเดิลทำให้สามารถสรุปได้ว่า ก) ฟิลด์สกิว (วงแหวนการหาร) และ ข) ทรงรีมีอยู่จริง หากทฤษฎีบทที่เข้มงวดกว่าของมิเกลเป็นจริง ฟิลด์สกิวจะเป็นฟิลด์สลับที่ได้คู่ และทรงรีจะเป็นควอดริก
มีระนาบโมเบียสซึ่งไม่ใช่รูปไข่[ 4 ]
สำหรับระนาบLaguerre รูปไข่จะมีทฤษฎีบันเดิลที่มีความหมายคล้ายคลึงกัน[ 5 ]
แหล่งที่มา
- ฮาร์ทมันน์, เอริช. เรขาคณิตวงกลมระนาบ: บทนำสู่ระนาบโมเบียส ระนาบลากูแอร์ และระนาบมินคอฟสกี (PDF; 891 kB) ภาควิชาคณิตศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีดาร์มสตัดท์
- Kahn, Jeff. ระนาบผกผันที่สอดคล้องกับทฤษฎีบทบันเดิลวารสารทฤษฎีเชิงการจัดเรียง, ชุด A, เล่มที่ 29, ฉบับที่ 1, หน้า 1-19, กรกฎาคม 1980. doi:10.1016/0097-3165(80)90043-6