Considere el plano cartesiano. Específicamente, piense en el conjunto de funciones lineales a través del origen:
Cada una de estas líneas está determinada únicamente por un número real que corresponde a la pendiente de la línea, excepto las líneas verticales que tienen “pendiente infinita”. Si aumentamos la pendiente hacia “infinito” obtenemos una línea vertical y si aumentamos la pendiente hacia “infinito negativo” obtendremos la misma línea.
Intuitivamente (aún no hemos dado definiciones rigurosas) el espacio proyectivo unidimensional será el espacio que consiste en todas estas líneas. De hecho, resulta que el espacio de estas líneas es el círculo:
- Imagínese parado en una esfera cuya superficie interna es un espejo. La esfera tiene una vela en el centro y no hay otra fuente de luz que llegue al interior de la esfera. ¿Dónde y cuántas veces veo la vela cuando estoy dentro de la esfera?
- ¿Es posible dibujar un segmento de línea perfecto de 1 cm según la definición de una línea, es decir, una línea es una colección de puntos infinitos?
- ¿Cuál es el ángulo entre la fuerza y la dirección del desplazamiento cuando se realiza un trabajo negativo?
- ¿Cuántos bordes tiene un cono pentagonal?
- ¿Cuál es la relación entre las coordenadas polares y cartesianas?
Esto corresponde a cómo una línea con pendiente “infinito” es igual a la línea con pendiente “infinito negativo”. Ahora puedo dar una definición rigurosa:
Definición: Defina [math] \ mathbb {P} ^ n [/ math] para que sea el conjunto de [math] 1 [/ math] -espacios lineales dimensionales en [math] \ mathbb {R} ^ {n + 1} [ /matemáticas]. Hay un mapa natural [math] q: (\ mathbb {R} ^ {n + 1} – \ {0 \}) \ to \ mathbb {P} ^ n [/ math] que lleva un punto a su extensión. El espacio [math] \ mathbb {P} ^ n [/ math] junto con la topología del cociente inducida por [math] q [/ math] se dice que es el espacio proyectivo real de dimensión [math] n [/ matemáticas].
Aquí hay varios ejemplos:
- [matemática] 1 [/ matemática] el espacio proyectivo dimensional es topológicamente equivalente a un círculo como hemos visto anteriormente.
- [matemática] 2 [/ matemática] el espacio proyectivo dimensional se llama plano proyectivo real. Es un poco más difícil de visualizar porque solo se puede incrustar en un espacio de cuatro dimensiones. De manera similar a cómo agregamos un punto en el infinito para que la línea obtenga un círculo, agregamos una línea en el infinito para obtener un plano proyectivo bidimensional. Esta es una representación de esto:
3. El espacio proyectivo dimensional [matemático] 3 [/ matemático] es mucho más difícil de visualizar, pero es difeomorfo (puede transformarse sin problemas) al grupo de mentiras [matemático] SO (3) [/ matemático] que es el espacio de todos Rotaciones tridimensionales alrededor del origen.