แบน (เรขาคณิต)
ในเรขาคณิตระนาบคือปริภูมิย่อยเชิงเส้นตรงกล่าวคือ เซตย่อยของปริภูมิเชิงเส้นตรงซึ่งเป็นปริภูมิเชิงเส้นตรงเช่นกัน[ 1 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในกรณีที่ปริภูมิแม่เป็นปริภูมิยุคลิดระนาบคือปริภูมิย่อยยุคลิดซึ่งสืบทอดแนวคิดเรื่องระยะทางจากปริภูมิแม่
ใน ปริภูมิ nมิติจะมี ระนาบ kมิติสำหรับแต่ละมิติkตั้งแต่ 0 ถึงnส่วนระนาบที่มีมิติต่ำกว่าปริภูมิแม่หนึ่งมิติ( n − 1)มิติ เรียกว่าระนาบไฮเปอร์
พื้นผิวเรียบในระนาบ (ปริภูมิสองมิติ) คือจุดเส้นและระนาบนั้นเอง ส่วนพื้นผิวเรียบในปริภูมิสามมิติคือ จุด เส้น ระนาบ และปริภูมินั้นเอง นิยามของพื้นผิวเรียบนี้ไม่รวมถึงเส้นโค้ง ที่ไม่เป็นเส้นตรงและ พื้นผิวที่ไม่เป็นระนาบซึ่งเป็นปริภูมิย่อยที่มีแนวคิดเรื่องระยะทางแตกต่างกัน คือความยาวส่วนโค้งและความยาวทางเรขาคณิตตามลำดับ
ในพีชคณิตเชิงเส้น ระนาบ (Flats) เกิดขึ้น ในฐานะที่เป็นตัวแทนทางเรขาคณิตของเซตคำตอบของ ระบบสมการ เชิง เส้น
ระนาบแบน (flat) เป็นทั้งแมนิโฟลด์และวาไรตีเชิงพีชคณิตและบางครั้งเรียกว่าแมนิโฟลด์เชิงเส้นหรือวาไรตีเชิงเส้นเพื่อแยกแยะออกจากแมนิโฟลด์หรือวาไรตีอื่นๆ
คำอธิบาย
โดยใช้สมการ
พื้นผิวเรียบสามารถอธิบายได้ด้วยระบบสมการเชิงเส้นตัวอย่างเช่น เส้นตรงในปริภูมิสองมิติสามารถอธิบายได้ด้วยสมการเชิงเส้นเดียวที่เกี่ยวข้องกับxและy :
ในปริภูมิสามมิติ สมการเชิงเส้นเดี่ยวที่มีตัวแปรx , yและzจะกำหนดระนาบ ในขณะที่สมการเชิงเส้นสองสมการสามารถใช้เพื่ออธิบายเส้นตรงได้ โดยทั่วไป สมการเชิงเส้นใน ตัวแปร nตัวจะอธิบายระนาบหลายมิติ และระบบสมการเชิงเส้นจะอธิบายจุดตัดของระนาบหลายมิติเหล่านั้น สมมติว่าสมการมีความสอดคล้องกันและเป็นอิสระเชิงเส้นระบบ สมการ k สมการจะ อธิบาย ระนาบที่มีมิติn − k
พาราเมตริก
พื้นราบสามารถอธิบายได้ด้วยระบบสมการเชิงเส้นแบบพาราเมตริก ส่วนเส้นตรงสามารถอธิบายได้ด้วยสมการที่มีพารามิเตอร์ หนึ่งตัว :
ในขณะที่การอธิบายเครื่องบินจะต้องใช้พารามิเตอร์สองตัว:
โดยทั่วไป การกำหนดพารามิเตอร์ของระนาบที่มีมิติkจะต้องใช้ พารามิเตอร์ k ตัวเช่น t 1 …, t
การดำเนินงานและความสัมพันธ์เกี่ยวกับแฟลต
ระนาบตัดกัน ระนาบขนาน และระนาบเฉียง
จุดตัดของแฟลตจะเป็นแฟลตหรือเซตว่าง อย่าง ใด อย่างหนึ่ง
ถ้าเส้นตรงแต่ละเส้นจากระนาบหนึ่งขนานกับเส้นตรงบางเส้นจากระนาบอีกระนาบหนึ่ง แสดงว่าระนาบทั้งสองนั้นขนานกันระนาบขนานสองระนาบที่มีมิติเท่ากันจะทับกันหรือไม่ตัดกัน และสามารถอธิบายได้ด้วยระบบสมการเชิงเส้นสองระบบซึ่งแตกต่างกันเฉพาะด้านขวามือเท่านั้น
ถ้าระนาบไม่ตัดกัน และไม่มีเส้นใดจากระนาบแรกขนานกับเส้นจากระนาบที่สอง ระนาบเหล่านั้นจะเป็นระนาบเฉียงซึ่งเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อผลรวมของมิติของระนาบทั้งสองน้อยกว่ามิติของพื้นที่โดยรอบ
เข้าร่วม
สำหรับระนาบสองระนาบที่มีมิติk และk จะมีระนาบที่เล็กที่สุดซึ่งบรรจุระนาบทั้งสองนั้น โดยมีมิติไม่เกินk + k + 1ถ้าระนาบสองระนาบตัดกัน มิติของระนาบที่บรรจุระนาบนั้นจะเท่ากับk + k ลบด้วยมิติของระนาบที่ตัดกัน
คุณสมบัติของการดำเนินการ
การดำเนินการทั้งสองนี้ (เรียกว่าการรวมและการเชื่อม ) ทำให้เซตของระนาบทั้งหมดในปริภูมิยูคลิดnมิติกลายเป็นแลตทิซและสามารถสร้างพิกัดเชิงระบบสำหรับระนาบในมิติใดๆ ก็ได้ ซึ่งนำไปสู่พิกัดกราสส์มันน์หรือพิกัดกราสส์มันน์คู่ ตัวอย่างเช่น เส้นตรงในปริภูมิสามมิติถูกกำหนดโดยจุดสองจุดที่แตกต่างกันหรือโดยระนาบสองระนาบที่แตกต่างกัน
อย่างไรก็ตาม โครงข่ายของระนาบทั้งหมดไม่ใช่โครงข่ายแบบกระจายถ้าเส้นตรงสองเส้นℓ และℓ ตัดกันℓ ∩ ℓ จะเป็นจุด ถ้าpเป็นจุดที่ไม่ได้อยู่บนระนาบเดียวกัน(ℓ ∩ ℓ ) + p = (ℓ + p ) ∩ (ℓ + p )ซึ่งทั้งสองแทนเส้นตรง แต่เมื่อℓ และℓ ขนานกันคุณสมบัติการกระจาย นี้ จะใช้ไม่ได้ ทำให้pอยู่ทางด้านซ้ายมือ และมีเส้นขนานที่สามอยู่ทางด้านขวามือ
เรขาคณิตแบบยุคลิด
ข้อเท็จจริงที่กล่าวมาข้างต้นไม่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่เป็นปริภูมิยูคลิด (กล่าวคือ เกี่ยวข้องกับ ระยะทางยูคลิด ) และถูกต้องในปริภูมิเชิงเส้น ใดๆ ในปริภูมิยูคลิด:
- นั่นคือระยะห่างระหว่างระนาบกับจุด (ดูตัวอย่างเช่นระยะห่างจากจุดถึงระนาบและระยะห่างจากจุดถึงเส้นตรง )
- ระยะห่างระหว่างระนาบสองระนาบจะมีค่าเท่ากับ 0 ถ้าระนาบทั้งสองตัดกัน (ดูตัวอย่างเช่นระยะห่างระหว่างเส้นขนานสองเส้น (ในระนาบเดียวกัน) และเส้นเฉียง § ระยะห่าง )
- มุม ระหว่าง ระนาบสองระนาบนั้นอยู่ในช่วง[0, π/2] ซึ่งอยู่ ระหว่าง 0 กับมุมฉาก (ดูตัวอย่างเช่นมุมไดเฮดรัล (ระหว่างระนาบสองระนาบ) ดูเพิ่มเติมที่ มุมระหว่างระนาบ )
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
ลิงก์ภายนอก
- ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู. "ไฮเปอร์เพลน" . แมธเวิลด์ .
- ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู. "แบนราบ" . แมธเวิลด์ .