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Projektive Geometrie

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Tags: Projektive Geometrie, projektiver Raum

 
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Bruno Math

Bruno Math

19:43 Uhr, 30.11.2019

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Hi, ich soll zeigen oder widerlegen, dass es eine Bijektion zwischen Pn und der Menge Pn-1 gibt.

Ich sollte bereits zeigen, dass P1pt mit der Menge pt, die aus nur einem Punkt besteht, gilt. Außerdem weiß ich, dass P0 gilt. Für n=1 muss dann ja gelten
P1P0, was ja offensichtlich falsch ist, weil P1pt gilt...

Stimmt die Behauptung deshalb nicht oder habe ich einen Fehler?

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Online-Nachhilfe in Mathematik
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ermanus

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13:44 Uhr, 01.12.2019

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Hallo,
seltsam! Woher meinst du zu wissen, dass P0 sei?
Gruß ermanus
Bruno Math

Bruno Math

14:10 Uhr, 01.12.2019

Antworten
Hi ermanus,
per Definition ist P0 die Menge aller eindimensionalen Untervektorräume von 1. Die einzigen Untervektorräume von sind aber der Nullvektorraum und selber. Der Nullvektorraum ist aber 0-dimensional, da die Basis die leere Menge ist und ist eindimensional. Also ist nach Definition P0 gleich .
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ermanus

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14:14 Uhr, 01.12.2019

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hat nur einen Untervektorraum der Dimension 1, also hat
P0 nur 1 Element.
Bruno Math

Bruno Math

14:46 Uhr, 01.12.2019

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Aber die Menge der eindimensionalen Untervektorräume von Pn besteht doch dann aus oder nicht?
Antwort
ermanus

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14:48 Uhr, 01.12.2019

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Ja,
also gilt P0={},
besitzt also nur 1 Element.
Es geht um die Menge der Unterräume, nicht um die Menge der Elemente
der Unterräume.
Bruno Math

Bruno Math

15:02 Uhr, 01.12.2019

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Achso, danke jetzt habe ich den Unterschied verstanden. Wie könnte ich denn dann obige Behauptung beweisen? Mit Induktion?
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ermanus

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15:11 Uhr, 01.12.2019

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Ich habe mit dieser Aufgabe, so wie du sie hier darstellst ein großes Problem.
1. Die erste Unklarheit besteht darin, dass Pn-1
nicht klar definiert ist. Ist damit die disjunkte Vereinigung der beiden Mengen
gemeint?
2. Ist irgendeine Bijektion gefragt oder muss diese irgendwelchen
strukturellen Forderungen genügen?
3. Ist wirklich nur als Körper gemeint oder vielleicht ein
beliebiger Körper?

So, wie es da steht, gibt es für jedes Paar Pn,Pm
für m,n>0 eine Bijektion PnPm.

Wie lautet denn die Originalaufgabe?

Bruno Math

Bruno Math

15:16 Uhr, 01.12.2019

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Die Aufgabe lautet: „Zeigen oder widerlegen Sie, dass es eine Bijektion zwischen Pn und der Menge Pn-1 gibt.“
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ermanus

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15:20 Uhr, 01.12.2019

Antworten
OK.
Dann ist die Aufgabe so schlampig gestellt, dass ich sie nicht
bearbeiten kann. Tut mir Leid, ich hätte dir gern geholfen.
Gruß ermanus
Bruno Math

Bruno Math

15:25 Uhr, 01.12.2019

Antworten
Aber deine Unklarheiten könnten doch wie folgt beantwortet werden:
1. ja, es bezeichnet die disjunkte Vereinigung
2. nein, es reicht eine beliebige Bijektion
3. ja, wir betrachten nur den Körper der reellen Zahlen
Antwort
ermanus

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16:28 Uhr, 01.12.2019

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Eine natürlichere Zuordnung wäre
eine "kanonische" Bijektion PnnPn-1,
indem man eine projektive Hyperebene als im Unendlichen liegend "ausguckt"
und den Raum in den zugehörigen affinen Teil und die Hyperebene disjunkt zerlegt.
Antwort
ermanus

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17:17 Uhr, 01.12.2019

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Hier noch eine Beschreibung der "kanonischen" Bijektion.
Die Punkte von Pn seien durch die homogenen Koordinaten
(x0:x1:,xn) beschrieben. Dann ist die von mir gemeinte
Bijektion:

(x0:x1::xn){(x1/x0,xn/x0)wenn x00(x1:x2::xn)wenn x0=0

Die Bilder der ersten Zeile liefern n, die Bilder der zweiten Zeile
liefern Pn-1 und offenbar ist diese Abbildung injektiv.


Bruno Math

Bruno Math

19:57 Uhr, 01.12.2019

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Vielen Dank für deinen Tipp, diese Funktion hatte ich tatsächlich bereits auch überlegt. Ich weiß aber nicht, wie ich formal zeigen kann, dass die Funktion bijektiv ist. Der zweite Teil der Funktion, der Pn auf Pn-1 abbildet, ist ja offensichtlich bijektiv, weil ich (0:x1::xn) auf (x1::xn) abbilde. Wie zeige ich die Bijektivität des ersten Teils?
Antwort
ermanus

ermanus aktiv_icon

23:17 Uhr, 01.12.2019

Antworten
Hallo,

die Teilabbildung für x00 ist surjektiv wegen
(1:x1::xn)(x1,,xn).

Ihre Injektivität ergibt sich so:
Aus
(x1/x0,,xn/x0)=(y1/y0,,yn/y0)
folgt
yi/y0=xi/x0 für i=1,,n,
also
yi=(y0/x0)xi für i=0,1,,n.

Mit λ=y0/x00 ist dann
λ(x0,x1,,xn)=(y0,y1,,yn) in n+1,
also
(x0:x1::xn)=(y0:y1::yn) in Pn.

Gruß ermanus

Frage beantwortet
Bruno Math

Bruno Math

19:39 Uhr, 02.12.2019

Antworten
Vielen lieben Dank, du hast mir total weitergeholfen!