高等几何
大学高等几何课件
多面体、旋转体、组合体等。
空间几何体的性质
体积、表面积、重心等。
平面几何与立体几何的关系
平面几何是立体几何的基础
01
立体几何中的许多概念和性质都可以从平面几何中推广而来。
空间几何体的投影
02
通过投影将三维空间中的几何体投影到二维平面上，从而将三
维问题转化为平面问题。
空间几何体的展开
数形结合的思想方法
数形结合
在高等几何中，数和形是密不可分的，通过数形结合可以将几何问 题转化为代数问题，或者将代数问题转化为几何问题。
代数方法
利用代数方法研究几何问题，如线性代数中的矩阵和向量等，可以 更深入地研究几何图形的性质和关系。
几何直观
通过几何直观来理解代数概念和性质，使得代数问题更加直观易懂。
05
CATALOGUE
高等几何中的数学思想与方法
抽象思维与具体表达的结合
1 2
抽象思维
高等几何中，点、线、面等基本元素不再是具体 的实物，而是通过抽象思维来定义和理解。
具体表达
高等几何中，通过几何图形、图像等方式将抽象 的数学概念具体化，便于理解和应用。
3
结合应用
抽象思维与具体表达的结合，使得高等几何能够 更深入地探索和研究几何学中的本质和规律。
差异性
然而，射影几何和仿射几何也存在差异性。例如，在射影空 间中，无穷远点是重要的元素，而在仿射空间中则不重要。 此外，射影变换通常会改变图形的形状和大小，而仿射变换 则不会。
04
CATALOGUE
欧式几何与非欧式几何
欧式几何的基本概念
欧式几何
基于平面的二维空间，研究点 、线、面及其性质和关系。
不同空间结构
大学高等几何授课讲义
• 2、已知仿射变换
x/ 2x y 1
• 求点 P1(1, 0), P2 (1, 0)
y/
x
y
3
• 的像点，及直线 x y 2 0的像直线。
第一章、仿射坐标与仿射变换
复习仿射坐标 及代数表示式
• 正交变换
x'
y
•
所以：
x'
y'
a11x a21x
a12 y a13 a22 y a23
第一章、仿射坐标与仿射变换
例 已知三点 O(0,0), E(1,1), P(1, 1)求仿射变换T使顺次 变为 O1(2,3), E1(2,5), P1(3, 7).
• 练习：1、求使直线x 0, y 0, x 2y 1 0分别变
点集拓扑 代数拓扑 解析拓扑
分形几何
微分拓扑 微分流形 纤维丛
五、课程简介
• 周学时3，一个学期，学习第一章～第六章
• 主要参考书：
•梅向明、门淑惠等编《高等几何》,高等教育出版社出版， 2008年; • 朱德祥、朱维宗等编《高等几何》（第二版）,高等教育出 版社出版，2010年; •罗崇善编《高等几何》,高等教育出版社出版,1999年6月； •朱德祥、李忠映、徐学钰等编《高等几何习题解答》。
x' y'
A
x y
a b
,
直线l1
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u1
u2
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:vΒιβλιοθήκη v1v2l1
//
l2
u
v即
u1 u2
v1 v2
u1' u2'
A
u1 u2
高等几何(梅学明著)高等教育出版社课后答案
课后答案网1.证明线段的中点是仿射不变性.第一章部分习题及答案B DC B'精品课【高等几何】D'C'B' D'C'图2---3B' D'C'图2 ——4证明设仿射变换T将ABC变为A′B′C′，D、E、F分别是BC、CA、AB边的中点，由于仿射变换保留简比不变，所以D′=T（D），E′=T（E），F′=T（F）分别是B′C′、C′A′、A′B′的中点，因此，A′D′、B′E′、C′F′是A′B′C′R的三条中线，如图2 ——4，即三角形的中线是证明取等腰三角形ABC(AB=AC)和不等边三角形A′B′C′,如图仿射不变性。
2--3.由平面仿射几何的基本定理有一个仿射变换T,使T(A)=A',T(B)=B',T(C)=C'.设D为线段BC中点,则AD⊥BC,且∠α=∠' ' BD3．证明三角形的重心是仿射不变性。
β,设T(D)=D ’,由T保留简比不变,即（BCD）=（B′C′D′），于是' '=CD=证明如图2 ——4所示，设G是ABC的重心，且G′=T（G）。
因为G∈AD，V －1，因此，D′为线段B′D′中点，即线段中点是仿射不变性。
由性质2、1.2得G′∈A′D′；又因为（AGD）=（A′G′D′），即' ' =AD=32．证明三角形的中线是仿射不变性。
' ' GD 1同理B' 'E=' '' ' ' '=31∴G′是A′B′C′的重心，即三角形的重心是仿射不变性。
V1课后答案网4．角的平分线是不是仿射不变量？答：不是。
如图2 ——6所示。
DBC D'精品课【高等几何】C'B DC B' D' C'如图2 ——7设在仿射对应下，梯形ABCD（AB∥CD，AD‖BC）功能四边形A′B′C′D′相对应，由于仿射对应保持平性不变，所以A′B′∥C′D′,A′D′‖B′C′,故A′B′C′D′为梯形，即梯形在仿射对应下仍为梯形。
大学高等几何课件第一讲
1.3 仿射不变性与不变量 定理1 间的平行性是 仿射不变 . 性 定理1.1 两条直线 射不变 形；梯 图 形是 仿射不变 形 图 . 推论 平行四边形是仿 述 定义1 , ( 定义1.1 设A,B,C为共线三点 这三点的简比 ABC)定义为下 有向线段 的比 ： AC . BC C在 线段AB上 ,简 ( ABC) < 0, C在 的延长线上 , ( ABC) > 0. 时 比 AB 时 ( ABC) = 在 解析 几何中讲过 线段 定比 的 分割 若点 分割线段 的分割比 , C AB 记 λ,则 为 AC AC λ= =− = −( ABC). CB BC 所 以简 ( ABC)等于点 分割线段 的 比 C AB 分割 比的相反数 .
例如 ，人眼 O处 在 观察水 平面 上的矩 ABCD时 形 ， 从O到矩 形的各 点连线 形成一个 投影棱 。若在 眼 锥 人 和矩 形之间 插入一 个平面 ，该平 面截棱 锥所得四边 形 A′B′C′D′即为 矩形ABCD的截 影。 但直观 上看 截影 ， 和 原矩 形既不 全等 ，又不相似， 那么 截影与 原形究竟 有 何关 系呢？ 这正 是阿尔贝 蒂苦 苦思索 而未 找到答案 的 问题 。 阿 尔贝 蒂还思 考了 以下问题 ：同一 原形的 不同截 影之 间究竟 有何关 ？ 系 这 些问 题成为 研究 射影几何 的出发 。 点
2. 平 π 到平 π ′的 行 影 透 仿 T 面 面 平 பைடு நூலகம் 或 视 射 平行 射影 的方 l要 既 与π 平 又 与 向 求 不 行 不 注： π′ 平行射影方向改变了 就得出另外的从π到π′ . , 的透 视仿 . 射
⇒(i)透 视仿射 保留同 素性(即几 何元素 点与线 保持原 先的种 ). 类 即: 两平面 间的 平行射 影将一 平面上 的点映 射为第 二平面 上的 , 点 将一平 面上的 直线映 第 为 二平面 上的直 . 线 ⇒(ii)透 . 视仿射 保留结 合性 ( 果这两 直线与 直线间 的透视 射有 仿 一个自 对应点 如 条直线 相 , 两平面 , 交线g 交).同 , 在平面 样 到平面 的透视 射下 若 仿 相交 则 为 自对应 点的轨 , 称为 迹 对应轴 对 , 应直线 与 ′或相 a a 交于轴 , 上 或都 与轴平 . 行 平面的 仿射是 有限 由 回的平 行射影 组成的 即仿 , 射是 ⇒平面到 透视仿 射链 .
高等几何(第六章)
0 0
二阶曲线 秩为2
（实、虚、平行、相交、普通直 线、无穷远直线等5种情况）
秩为1
一对重合的普通直线：x12
0
一对重合的无穷远直线：x32 0
5 11
§4 二次曲线的度量性质
➢我们在引入了复元素的仿射平面上讨 论二次曲线的度量性质。
➢在讨论二次曲线的仿射性质时，仿射 不变图形无穷远直线起了至关重要的作 用，那么正交变换下保持不变的元素除 了无穷远直线外还有什么？
➢为什么要讨论圆点呢？ ➢定理4.2 正交变换保持圆点不变。
x'
y'
x x
cos sin
y y
sin cos
a13 a23
或
x' y'
x cos -x sin -
y y
sin cos
a13 a23
前者I(1,i,0)，J(1,-i,0)保持不变， 后者I(1,i,0)，J(1,-i,0)分别变为J，I.
➢定理2.1 双曲线、椭圆各有唯一的中 心，且为普通点，抛物线的中心为无穷 远点。
二次曲线的中心坐标：
A11 A12
A21 A22
A31 0 A31 A32 0 A32
A13 A23 A33 1 A33
➢例1. 判定二次曲线：x12-2x1x2+x222x1x3+x2x3-x32=0的类型，并求出它的 中心。
直径与共轭直径的关系是相互的。
一直径的方向与该直径的共轭直径的方向(该直 径的极点的方向)称为一对共轭方向。注意抛物线 的情形。
例：过一直径两端点的切线平行于该直径的共轭 直径。
P
✓过一直径两端点的切线的交点为该直径 的极点即为一个无穷远点。
高等几何学
高等几何学
高等几何学是数学中的一个分支，主要研究空间中点、线、面及其相关性质的数学学科。
与初等几何学不同，高等几何学涉及到更深入的数学概念和方法，如向量空间、线性变换、张量等。
高等几何学的主要内容包括仿射几何、射影几何和欧式几何等。
仿射几何学是研究在仿射变换下不变的几何性质和图形变换的学科，射影几何学是研究在射影变换下不变的几何性质和图形变换的学科，而欧式几何学则是基于欧几里得公理体系的研究。
在高等几何学中，重要的数学概念和方法包括空间中的点和向量、向量运算、平面和直线、平面和直线的方程、投影和截面、二次曲面、二次曲线、变换和群论等。
这些概念和方法的应用，使得高等几何学在解决实际问题中具有广泛的应用，如物理学、工程学、经济学等领域。
此外，高等几何学还涉及到一些重要的定理和公式，如塞瓦定理、梅涅劳斯定理、欧拉公式等。
这些定理和公式在高等几何学中具有重要的地位，是解决实际问题的重要工具。
总的来说，高等几何学是数学中一个重要的分支，它不仅在理论上具有重要意义，而且在解决实际问题中具有广泛的应用价值。
通过学习高等几何学，可以深入理解空间中点、线、面的性质和关系，掌握数学中的重要概念和方法，提高解决实际问题的能力。
同时，高等几何学的学习还可以为进一步学习其他数学学科打下坚实的基础。
《高等几何》习题答案
高几习题集及参考解答第一章 仿射几何的基本概念1、证明线段的中点是仿射不变性，角的平分线不是仿射不变性。
证明：设T 为仿射变换，根据平面仿射几何的基本定理，T 可使等腰△ABC （AB=AC ）与一般△A'B'C'相对应，设点D 为线段BC 的中点，则AD ⊥BC ，且β=γ，T （D ）=D' （图1）。
∵T 保留简比不变， 即（BCD ）=（B'C'D'）= -1，∴D'是B'C'的中点。
因此线段中点是仿射不变性。
∵在等腰△ABC 中，β=γ。
设T （ β）= β'，T （ γ ）= γ'， 但一般△A'B'C'中，过A'的中线A'D'并不平分∠A'， 即B'与γ'一般不等。
∴角平分线不是仿射不变性。
在等腰△ABC 中，设D 是BC 的中点，则AD ᅩBC ，由于 T(△ABC)= △A'B'C'（一般三角形），D'仍为B'C'的中点。
由于在一般三角形中，中线A'D'并不垂直底边B'C'。
得下题 2、两条直线垂直是不是仿射不变性？ 答:两直线垂直不是仿射不变性。
3、证明三角形的中线和重心是仿射不变性。
证明：设仿射变换T 将△ABC 变为△A'B'C'，D 、E 、F 分别是BC 、CA ，AB 边的中点。
由于仿射变换保留简比不变，所以D' =T(D)，E'=T(E)，F'=T(F)分别是B'C',C'A',A'B' 的中点，因此A'D'，B'E'，C'F'是△A'B'C'的三条中线（图2）。
高等几何讲义第1章
Mox：
x/ y/
x
y
(1.4)
j
M
Oi
x
M/
➢§1 变换与变换群
➢ 例5．平行射影 二平面
、 / 交于直线 ，向量
M
与二平面都不平行．对于
上任意点M，过M作平行
DB
于 的直线，交 /于M/，
则将 M 映成 M/ 的点对应
CE
称为平面 到平面 / 的
平行射影，
向量 为投射方向．
•训练理性思维、抽象思维、逻辑推理能力，增强数学 审美意识，提高数学修养。
•新颖性，趣味性，技巧性，反馈于初等几何，提高观 点，加深理解，举一反三。
➢主 要 内 容
欧氏几何 仿射几何 射影几何
第一章：欧氏平面及仿射平面上的变换，仿
射坐标及仿射坐标变换
本
重点讨论共点性与共线性
教 材 基
M T M/ T (M)，
并称 M/ 为 M 在 T 之下的象，
M 为 M/ 在 T 之下的原象．
§1 变换与变换群
➢ T(S)：集合 S 的全体元素在T之下的象的集合． ➢ 满射： T( S ) S /； ➢ 单射： S 的不同元素的象元素也不同； ➢ 双射：既是单射又是满射的映射． ➢ 术语约定：两个集合之间的双射称为对应；将集合
到自身的双射称为变换．
➢几种常见变换
➢ 例1．恒等变换 若变换T，将S上每一元素变到自身 ，即
M T T (M) M ， M S，
❖则称为恒等变换(或单位变换)，记为 I．
§1 变换与变换群
➢ 例2．平移变换 将平面上的点 M 按定向量方向 a 移
动到点
M/，使得
M
高等几何教案与课后答案
高等几何教案与课后答案教案章节：第一章绪论教学目标：1. 了解高等几何的研究对象和基本概念。
2. 掌握几何图形的性质和相互关系。
3. 理解几何变换的基本原理。
教学内容：1. 高等几何的研究对象和基本概念。
2. 几何图形的性质和相互关系。
3. 几何变换的基本原理。
教学步骤：1. 引入高等几何的概念，引导学生思考几何图形的性质和相互关系。
2. 讲解几何图形的性质和相互关系，举例说明。
3. 介绍几何变换的基本原理，解释其应用。
教学方法：1. 采用讲授法，系统地讲解高等几何的基本概念和性质。
2. 利用图形和实例，直观地展示几何图形的相互关系。
3. 通过练习题，巩固学生对几何变换的理解。
教学评估：1. 课堂提问，检查学生对高等几何概念的理解。
2. 课后作业，评估学生对几何图形性质和相互关系的掌握。
3. 期中期末考试，全面检验学生对几何变换的应用能力。
课后答案：1. 高等几何是研究几何图形的性质、相互关系和几何变换的学科。
2. 几何图形包括点、线、面及其相关性质。
3. 几何变换包括平移、旋转、反射等，它们可以改变几何图形的形状和位置。
教案章节：第二章直线与平面教学目标：1. 掌握直线的性质和方程。
2. 理解平面的性质和方程。
3. 学会利用直线和平面解决几何问题。
教学内容：1. 直线的性质和方程。
2. 平面的性质和方程。
3. 直线与平面的相互关系。
教学步骤：1. 讲解直线的性质和方程，举例说明。
2. 介绍平面的性质和方程，解释其应用。
3. 分析直线与平面的相互关系，引导学生思考。
教学方法：1. 采用讲授法，系统地讲解直线和平面的性质。
2. 利用图形和实例，直观地展示直线与平面的相互关系。
3. 通过练习题，巩固学生对直线与平面几何问题的解决能力。
教学评估：1. 课堂提问，检查学生对直线性质的理解。
2. 课后作业，评估学生对平面方程的掌握。
3. 期中期末考试，全面检验学生对直线与平面几何问题的解决能力。
课后答案：1. 直线的性质包括方向、斜率、截距等，直线的方程可以表示为y = kx + b。
《高等几何》课程学习指南
《高等几何》课程学习指南一、课程目的本课程是大学数学类专业的主干基础课程之一。
本课程在大家具备初等几何、解析几何、高等代数、数学分析知识的基础上，系统地学习射影几何的基本知识，使我们能用变换群的观点来看待几何学，加深对几何学的理解，拓展几何空间概念。
通过本课程利用商空间思想研究亏格为零不可定向的闭曲面上的几何学的训练，一方面使得我们拓宽眼界，扩大知识领域，提高抽象思维、理性思维能力，为进一步的数学学习打下基础；另一方面使得我们加深对中学几何特别是解析几何的理论与方法的理解，从而获得用高观点来处理中学几何问题的能力，为未来的中学几何教学打下基础；第三，本课程包括了许多著名的定理，奇妙的图形，匪夷所思的处理技巧，通过本课程的学习，可以有效地提高我们的数学审美意识。
概括来说，学习本课程后，希望大家有如下收获：（1）空间不只是平直的，除欧氏空间外，还有很多其他的空间。
即让学生在空间观念上有一个提升；（2）进一步让了解处理几何问题不只是可以用综合法，还可以用解析法；（3）深刻理解对偶原理，认识到射影几何是与欧氏几何完全不同的几何学；（4）深刻理解射影变换及其性质，认识到射影几何是研究射影图形在射影变换下的不变性和不变量的一门科学；（5）深刻理解Klein的变换群观点，即研究某空间中的图形在它的某变换群作用下不变的性质和数量的科学就称为一门几何学；（6）深刻了解一些平面射影图形的射影性质。
如：点列，线束，完全n点（线）形，二次曲线的射影性质。
（7）学会构造射影图形。
因为我们的纸张是欧氏平面，所以在其上构造射影图形还是有很多技巧，我们要深刻领会这些技巧。
二、课程主要内容结构以平面射影几何为主体，涵盖射影几何，变换群理论，仿射几何等内容，主要包括5个部分：1、射影平面。
包括引论，拓广平面，齐次点坐标，线坐标，射影平面，对偶原则，复元素，Desargues定理等。
2、射影变换。
包括交比与调和比，完全四点形与完全四线形的调和性，一维基本形的射影对应，一维射影变换，一维基本形的对合，二维射影变换等。
南京师范大学《高等几何》课程教学大纲
南京师范大学《高等几何》课程教学大纲课程名称：高等几何（Higher Geometry）课程编号：06100020学分：3学时：90先修课程：解析几何, 高等代数(I), 数学分析(I)替代课程：无一、课程教学目的本课程是大学数学类专业的主干基础课程之一。
本课程在学生具备初等几何、解析几何、高等代数、数学分析知识的基础上，系统地学习射影几何的基本知识，使学生能用变换群的观点来看待几何学，加深对几何学的理解，拓展几何空间概念。
通过本课程利用商空间思想研究亏格为零不可定向的闭曲面上的几何学的训练，一方面使得学生拓宽眼界，扩大知识领域，提高抽象思维、理性思维能力，为进一步的数学学习打下基础；另一方面使得学生加深对中学几何特别是解析几何的理论与方法的理解，从而获得用高观点来处理中学几何问题的能力，为未来的中学几何教学打下基础；第三，本课程包括了许多著名的定理，奇妙的图形，匪夷所思的处理技巧，通过本课程的学习，可以有效地提高数学审美意识。
概括来说，学习本课程后，要使得学生有如下收获：（1）空间不只是平直的，除欧氏空间外，还有很多其他的空间。
即让学生在空间观念上有一个提升；（2）进一步让学生了解处理几何问题不只是可以用综合法，还可以用解析法；（3）深刻理解对偶原理，认识到射影几何是与欧氏几何完全不同的几何学；（4）深刻理解射影变换及其性质，认识到射影几何是研究射影图形在射影变换下的不变性和不变量的一门科学；（5）深刻理解Klein的变换群观点，即研究某空间中的图形在它的某变换群作用下不变的性质和数量的科学就称为一门几何学；（6）深刻了解一些平面射影图形的射影性质。
如：点列，线束，完全n点（线）形，二次曲线的射影性质。
（7）学会构造射影图形。
因为我们的纸张是欧氏平面，所以在其上构造射影图形还是有很多技巧，学生要深刻领会这些技巧。
二、教学任务通过课堂教学、课外辅导等多个教学环节，教师主要完成下列教学任务：1、完成上述教学目的。
高等几何学习指导
《高等几何》学习指导第一章仿射坐标与仿射变换一、教学目的要求1、理解透视仿射对应、仿射对应和仿射变换的概念，注意其区别和联系；2、熟练掌握共线三点单比的概念及其坐标表示法；3、理解仿射不变性与仿射不变量的概念，并能利用它们证明平面图形的其它仿射性质；4、熟练掌握仿射变换的代数表示.二、教学重点、难点重点：透视仿射对应、仿射变换的概念；仿射不变性与仿射不变量；仿射变换的代数表示和共线三点单比的坐标表示法.难点：透视仿射对应的概念、特征及判断.三、内容小结本章主要介绍下述内容：1、共线三点单比（简比）的概念2、透视仿射对应1）、概念：①、同一平面内，直线l到直线/l的透视仿射对应；②、平面π到平面/π的透视仿射对应.2）、判断：对应点连线互相平行.3）、性质： ①、保持同素性； ②、保持结合性； ③、保持平行性； ④、保持共线三点单比不变. 3、仿射对应与仿射变换 概念：透视仿射链. 4、仿射坐标 1）、仿射坐标系；2）、共线三点单比的坐标表示： 设31311233232(,),(1,2,3),()i i i x x y y P x y i PP P x x y y --===--则； 3）、仿射变换的代数表示：/111213/212223x a x a y a y a x a y a ⎧=++⎪⎨=++⎪⎩， 111221220a a a a ∆=≠；5、仿射性质1）、仿射不变性：同素性、结合性、平行性. 2）、仿射不变量： 共线三点的单比； 两条平行线段之比； 两个三角形面积之比； 两个封闭图形面积之比.3）、常见的仿射不变图形：三角形、平行四边形、梯形. 四、例题例1、直线上三点的非齐次坐标分别为A(-2,-4),B(5,2),C3(,1)2-,求单比（ABC ）. 解：设A 、B 、C 的非齐次坐标分别为112233(,),(,),(,)A x y B x y C x y由3132322()1352x x ABC x x +-===---.例2、平面上是否存在仿射变换，使点A （1，2），B （-2，-4）， C （3，6）分别变为点A /（-1，-1），B /（2，2），C /（0，0）？解：由于A ，B ，C 三点共线，A /，B /， C /也共线，下面验证它们的单比是否保持不变，由于：//////////312011(),(),()()325022AC A C ABC A B C ABC A B C BC B C -+======-∴≠+-因此这样的仿射变换不存在.例3、求使三点（0，0），（1，1），（1，-1）顺次变到三点（2，3），（2，5），（3，-7）的仿射变换.解：设所求仿射变换为：/111213/212223x a x a y a y a x a y a ⎧=++⎪⎨=++⎪⎩111221220a a a a ∆=≠， 将（0，0）对应（2，3）， （1，1）对应（2，5），（1，-1）对应（3，-7）分别代人上式得：1323111213212223111223212223232537a a a a a a a a a a a a a a ===++=++=-+-=-+ ，解此方程组，得132311122122112,3,,,4,622a a a a a a ====-==故所求仿射变换为：//11222463x x y y x y ⎧=-+⎪⎨⎪=-++⎩， 且1102246-∆=≠-. 例4、求一仿射变换，它使直线210x y +-=210x y +-=上的每个点都不变，且使点（1，-1）变为（-1，2）.解：在直线210x y +-=上任取两点（1，0），（-1，1），由于 （1，0）→（1，0）；（-1，1）→（-1，1），又（1，-1）→（-1，2），由于三对对应点分别不共线，从而可唯一确定一仿射变换，将它们的坐标分别代入仿射变换式/111213/212223x a x a y a y a x a y a ⎧=++⎪⎨=++⎪⎩，解得：//22133222x x y y x y ⎧=+-⎪⎨=--+⎪⎩，220322∆=≠--，即为所求的仿射变换.例5、求椭圆的面积. 解法1（见教材第15页）解法2：设在笛氏直角坐标下圆的方程为222x y r +=即22221x y r r+=，令仿射变换T ：//x x a r y yb r⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩，即//ax x rb y y r ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩， 其中2000aabr b rr ∆==≠， 其对应图形为椭圆：/2/2221x y a b+=故T 是圆到椭圆的仿射变换，设圆的面积为S ，椭圆的面积为S / 由定理4.3//22S abS S r ab S rππ=∆⇒=∆== 所以椭圆的面积为ab л.例6、求将点O （0，0），A （1，0），B （0，1）分别变为O /（1，1），A /（3，1），B /（3，2）的仿射变换；并求在这个变换下，半径为2的圆的仿射对应图形的面积.解：①、设所求仿射变换为：/111213/212223x a x a y a y a x a y a ⎧=++⎪⎨=++⎪⎩111221220a a a a ∆=≠ 将O （0，0）对应O /（1，1）， A （1，0）对应A /（3，1），B （0，1）对应B /（3，2）分别代人上式解得//2211x x y y y ⎧=++⎪⎨=+⎪⎩且 22001∆=≠ 为所求仿射变换.②、////1,1,42OAB O A B S S S π∆∆===圆，设圆的仿射对应图形面积为/S ，则//////1,42812O A B OABS S S S S ππ∆∆==∴=⨯=圆. 五、习题1、直线上三点的非齐次坐标分别为A(-3,2),B(6,1),C 33(,)22,求单比（ABC ）.2、经过点A （-3，2）和B （6，1）的直线AB 与直线x+3y-6=0相交于P ，求(ABP).3、求仿射变换{4y 2x 4y 1y x 7x ++='+-='的不变点.4、试求：在仿射变换下，梯形、菱形、等边三角形、正方形、等腰三角形、圆、两全等矩形的对应图形.5、二平行线间的平行性是仿射不变性吗？6、任意两线段之比是仿射不变量吗？7、三角形三高线共点是仿射性质吗？三角形三中线共点是仿射性质吗？8、若（ACB ）＝2，则C 是A ，B 的中点吗？ 9、在仿射变换 {73532-+='+-='y x y y x x 下，点O （0，0），A （3，2），的像点为 、 ；B （1，-4）的原像点为 .10、求将点A （1，0），B （0，-1），C （-1，1）分别变为A /（8，-1），B /（6，-6），C /（1，1）的仿射变换；并求在这个变换下，半径为3的圆的仿射对应图形的面积.第二章射影平面一、教学目的要求1、理解中心射影、无穷远元素及射影平面的概念，掌握无穷远元素的性质，了解射影观点与仿射观点的区别；2、掌握笛沙格定理及其应用，了解笛沙格构图；3、掌握齐次坐标的定义，熟练掌握点和直线的方程、齐次坐标的求法及其应用；4、理解对偶元素、对偶运算及对偶命题的概念，掌握对偶原理及写出一命题的对偶命题的方法；5、明确完全四点形、四线形的概念，掌握它们的调和性质及应用；6、了解复元素的概念.二、教学重点、难点重点：无穷远元素的概念及其性质，齐次坐标的定义及运算，笛沙格定理及其应用，对偶原理.难点：无穷远元素的概念，点方程、线坐标的定义.三、内容小结本章主要介绍下述内容：1、无穷远元素的概念2、射影直线与射影平面的概念3、图形的射影性质经过中心射影（透视对应）后图形的不变性质（量）叫做图形的射影性质（不变量）.射影性质⎧⎧⎨⎨⎩⎩点列同素性，射影图形结合性线束但平行性、共线三点的单比不是射影性质.4、笛沙格定理1）、笛沙格（Desargues ）定理：如果两个三点形对应顶点的连线交于一点，则对应边的交点在一直线上.2）、笛沙格（Desargues ）定理的逆定理：如果两个三点形对应边的交点在一直线上，则对应顶点的连线交于一点.3）、透视三点形：如果两个三点形对应边的交点共线——所在直线称为透视轴； 如果两个三点形对应顶点的连线共点——该点称为透视中心. 由笛沙格定理知，两个三点形若有透视心，则必有透视轴，反之亦然，这样的两个三点形称为透视三点形.4）、笛沙格构图：构成一个图形的基本元素有两类：点和线，分别称为第一类和第二类元素，用11a 和22a 表示，而12a 表示第一类元素点与第二类元素线结合，21a 表示第二类元素线与第一类元素点结合.Desargues 定理所表示的图形所含的第一类元素点的个数11a ＝10个，所含的第二类元素线22a ＝10条，每一点与12a ＝3个第二类元素线结合，每一线与21a ＝3个第一类元素点结合.可表示为：A=⎪⎪⎭⎫⎝⎛103310 （A 称为构形矩阵，且A 为对称矩阵）. 即：图形中有10个点，每个点有3条线通过；有10条线，每条线上有3个点.布局十分巧妙！更为巧妙的是：在10个点中，任一个点都可作为透视心，在10条线中，任一条线都可作为透视轴.如图，对于任一点C,考察两个三点形/YXC ABO 和，它们对应顶点连线/,,AY BX OC 交于一点C,则其对应边交点YX AB Z Y C OA A XC BO B ===,,////共线.即如果以C 为透视心，则其对应的透视轴为直线Z A B //. （读者可另行考虑以图中其余的点作为透视心，则必能找到其对应的透视轴！）5、齐次坐标 1）、齐次点坐标：① 一维齐次点坐标设直线上普通点的坐标为x，则该点的齐次坐标是122(,),,(0)x x x x x x =≠12其中， 当210,(,0)(1,0)(0)x x =∝≠1时即其中x 规定为这直线上无穷远点的一维齐次坐标.② 二维齐次点坐标设平面上的点的非齐次坐标为(x,y),则该点的齐次坐标是1212333(,,),,x xx x x x y x x == 斜率为k 的直线上的无穷远点的齐次坐标为(1,k,0)或者2121(,,0),x x x k x = ③ 直线的（齐次坐标）方程：1122330a x a x a x ++= ④ 无穷远直线的方程：30x = 2）、齐次线坐标：① 直线的齐次线坐标 []123,,u u u点123(,,)x x x x 在直线[]123,,u u u u 上1122330u x u x u x ⇒++= ② 点的方程（线有坐标，点有方程）在齐次坐标中，点123(,,)a a a a 的方程为 1122330a u a u a u ++=， 反之，[]123,,u u u 所构成的一次齐次方程表示一点. 3）、点几何与线几何的观点： 点几何——点有坐标；线有方程，平面上，把点看成几何基本元素，点的轨迹构成曲线，直线看成一系列点构成；线几何——线有坐标；点有方程，平面上，把直线看成几何基本元素，直线的集合构成曲线，点看成一束直线构成.6、对偶原理 1）、对偶图形：对偶元素 ——“点”与“直线”；对偶作图——“点在线上”与“线通过点”；对偶图形——由点和直线组成的图形，将其元素换成对偶元素，其作图改为对偶作图，这样的两个图形称为一对对偶图形.如：点列——线束三点形——三线性（自对偶） 简单四点形——简单四线形（自对偶） 完全四点形——完全四线形 2）、对偶命题与对偶原则：对偶命题——由点和直线组成的命题，将其元素换成对偶元素，其作图改为对偶作图，这样的两个命题称为一对对偶命题.对偶原则——在射影平面上，如果一个命题成立，则其对偶命题也成立. 3）、代数对偶：① 两个不同点（线）123123(,,),(,,)a a a a b b b b 的连线（交点）的线坐标（点坐标）为：233112233112(,,)a a a a a a a b b b b b b b =⨯ ② 三个不同点（线）123123123(,,),(,,),(,,)a a a a b b b b c c c c 共线（共点）的充要条件是：1231231230a a a b b b c c c =③ 以两个不同已知点（线）123123(,,),(,,)a a a a b b b b 的连线为底的点列中一点（交点为顶点的线束中任一直线）的齐次坐标能够写为la mb +，其中,l m 为不全为零的常数.7、复元素在复射影平面上有以下重要结论：1）、一元素为实元素的充要条件是该元素与其共轭复元素重合； 2）、如果点x 在直线u 上，则x 的共轭复点x 在直线u 的共轭复直线u 上；3）、两共轭复直线的交点为一实点，两共轭复点的连线为一实直线. 四、例题例1、写出下列点的齐次坐标：(0,0)、(1,0)、(0,1)、以3为斜率的直线上的无穷远点.解：这些点的齐次坐标依次为：(0,0,1)、(1,0,1)、(0,1,1)、(1,3,0) 例2、写出下列直线的齐次坐标：x 轴、y 轴、无穷远直线、过原点且斜率为2的直线.解：这些直线的齐次坐标依次为：[0,1,0]、[1,0，0]、[0，0，1]、[2，-1，0].例3、求直线340x y -+=上的无穷远点的坐标和线坐标方程. 解：直线的齐次坐标方程为123340x x x -+=，这条直线与无穷远直线30x =的交点1233340x x x x -+=⎧⎨=⎩即为无穷远点，从而无穷远点的坐标（3，1，0）.这个点的齐次线坐标方程是1230u u +=.例4、求直线[1,-1,2]与两点A （3，4，-1）、B （5，-3，1）之连线的交点的坐标.解：两点A （3，4，-1）、B （5，-3，1）连线上的点（3+5λ，4-3λ，-1+λ）在直线[1,-1,2]上，所以（3+5λ）-（4-3λ）+2（-1+λ）=0，解得310λ= 所以交点坐标为（45，31，-7）.例5、试证、[2,-1,1]、[3,1,-2]和[7,-1,0]三线共点，并把[2,-1,1]表示成[3,1,-2]和[7,-1,0]的线性组合.解：由2113120710--=-得三线共点，所以存在二实数λ，μ，使得 [2,-1,1]=λ[3,1,-2]+μ[7,-1,0]，于是有372121λμλμλ+=⎧⎪-=-⎨⎪-=⎩，解得11,22λμ=-=，故[][][]112,1,13,1,27,1,022-=--+-，即 [2,-1,1]表示成[3,1,-2]和[7,-1,0]的线性组合.例6、利用对偶命题解题：(1)、求通过两直线[2,1,3]与[1,-1,0]的交点与点P ：12320u u u +-=的直线坐标；(2)、求两点123340u u u +-=，123530u u u -+=的连线与直线12320x x x -+=的交点坐标.解：(1)、这两直线的交点Q 方程为123213011u u u =-， 即1230u u u +-=，即Q 点的坐标为（1，1，-1），而P 点的坐标为（1，2，-1），所以过这两点的直线方程为1231210111x x x -=-，即130x x +=，其坐标为[1，0，1] .(2)、过这两点的直线l 的方程为1233410531x x x -=-，即1238290x x x --=，其坐标为[1,-8,-29]，而直线/l 坐标为[1,-1,2]，所以这两直线交点的方程为12311201829u u u -=--，即123453170u u u +-=，其坐标为(45,31,-7).例7、（1）求过点(1,,0)i -的实直线；（2）求直线[,2,1]i i -上的实点.解：（1）因为过点(1,,0)i -的实直线必过其共轭复点(1,,0)i ，所以所求直线为1231001x x x i i-=，即30x =为所求.（2）直线[,2,1]i i -上的实点为此直线与其共轭复直线[,2,1]i i -+的交点，由方程1231232(1)02(1)0ix x i x ix x i x ++-=⎧⎨-+++=⎩，解得实点为（2，-1，2）.例8、设三点形ABC 的三边BC, CA, AB 的方程分别为052,0153,0237=-+=--=+-y x y x y x ,求证三点形 ABC 与坐标三点形A 1A 2A 3透视，并求出透视轴方程.解：在三点形ABC 和 A 1A 2A 3中，123123123:7320,:350,:250,BC x x x CA x x x AB x x x -+=--=+-= 231312123:0,:0,:0,A A x A A x A A x ===其对应边之交点：233112(0,2,3),(1,0,3),(1,2,0)BC A A L CA A A M AB A A N ⨯=⨯=⨯=-因为0231030120=-，所以L 、M 、N 共线， 即三点形ABC 和 A 1A 2A 3透视，且透视轴方程为1236320x x x +-=例9、如图，设直线AB 与CD 交于M ，AC 与BD 交于N ，直线MN 分别交AD 、BC 于K 、H ，直线BK 交AC 于L ，求证：HL 、CK 、MA 交于一点.解：在三点形HCM 与LKA 中，对应边的交点HC хLK=B ，CM хKA=D ，MH хAL=N ，而B 、D 、N 在一条直线上，由笛沙格定理的逆定理，这两个三点形对应顶点的连线HL 、CK 、MA 交于一点.五、习题1、回答下列问题：①、坐标原点的方程是U 3＝0吗？②、X 轴上的无穷远点坐标是（0，1，0）吗？③、三直线［1，1，1］，［1，－1，1］，［3，－1，3］共点吗？ ④、共线三点的单比是射影不变量吗？⑤、直线03)2()1(321=+++-ix x i x i 上的实点有无数多个吗？ ⑥、方程22120x x -=表示什么图形？方程22120u u -=表示什么图形？ ⑦、当正负号任意选取是，齐次坐标（1,1,1±±±）表示多少个相异的点？2、写出下列点的坐标：①、P 1(3,7,-2),P 2(0,0,1),P 3(3,-1,0)的非齐次坐标. ②、直线5x+3y-1=0上的无穷远点的齐次坐标. ③、直线l [1,1,2]与m[0,1,1]的交点坐标. ④、直线ix 1+4x 2+(1+i)x 3 = 0上的实点坐标.3、直线03)2()1(321=+++-ix x i x i 上的实点有无数多个，对吗？4、写出下列直线的方程：①、点A(0,1,2)与B(1,0,1)D 连线方程. ②、通过点（1,i,0）的实直线方程.5、已知点123(1,1,1),(1,1,1),(3,1,3)P P P --，求证123,,P P P 共线，并求λ，μ的值，使得312P P P λμ=+.6、下列诸方程表示什么？123123120;0;0;20u u u u u u u u =-=++=+=；221122540;u u u u -+=7、已知Pappus 定理：设直线l 上有互异三点A ，B ，C ，直线l '有互异三点C ,B ,A '''，那么三点B A B A N ,A C A C M ,C B C B L '⨯'='⨯'='⨯'=共线.写出其对偶命题.8、“一线束中三直线a,b,c 与不过中心的二直线21,l l 相交得两个互成透视的点列”.写出其对偶命题.9、“如果两个三角形对应边的交点在一直线上，则对应顶点的连线共点”.写出此命题的对偶命题.10、证明三角形三中线共点.11、指出下图中以B 为透视心的两个三点形和其对应的透视轴.12、ABCD 是个四面体，点M 在BC 上，一直线通过M 分别交AB ，AC 于P 、Q ，另一直线过M 分别交DB 、DC 于R 、S ，求证PR 、QS 、AD 交于一点.13、画出下面图形的平面对偶图形。
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高等几何习题解答习题一1．0设A ，B 为二定点，xy 为定直线。
于xy 上任取P ，Q ，又AP 与BQ 交于L ，AQ 与BP 交于M ，求证：LM 通过AB 上一定点。
解：把直线xy 射影为无穷远直线，则点P ，Q ，2P ，2Q 变为无穷远点1P ∞，1Q ∞，2P ∞，2Q ∞，所以1A L B M ''''∥，22A L B M ''''∥，11A M B L ''''∥，22A M B L ''''∥，得两个平行四边形。
11L B M ''''中，11L M ''，A B ''是对角线，交于1S ，且1S 是A B ''的中点。
22L B M ''''中，22L M ''，A B ''是对角线，交于点1S ，且1S 是A B ''的中点，∴1S '≡2S '＝S '，从而，LM通过AB 上一定点S 。
1.1 写出下列各直线的绝对坐标：（1）123320x x -= （2）23230x x -= （3）30x =答：（1）(3,-；（2）(0,2,3)-；（3）(0,0,1) 1.2 写出下列个点的方程(3,5,1)a =- (0,1,0)b = 1,0)c =-答：123:350a ξξξ-+= 2:0b ξ= 120c ξ-=1.3 求下列三点中每两点连线的方程和坐标：(1,4,1)x =，(2,0,1)y =，(1,1,2)z =- 答：),8,1,4(=⨯y x 084321=++x x x ),2,3,1(--=⨯z y 023321=--x x x ),5,1,9(--=⨯x z 059321=--x x x1.4 求下列三直线中每两条的交点的方程和坐标：),4,1,0(=ξ),3,1,2(=η)0,1,1(-=ζ 答：),2,8,1(-=⨯ηξ028321=+-ξξξ ),1,1,1(-=⨯ξη0321=-+ξξξ),1,4,4(-=⨯ξζ044321=-+ξξξ1.5 如果直线,ξ,η,ζϕ的方程分别是：,031=-x x ,032=-x x ,02321=-+x x x,0321=++x x x 求直线)()(ϕζηξ⨯⨯⨯的方程和坐标。
高等几何仿射坐标与仿射变换
a 11
原象点： A,B,C,D…… 直线a上的点
映象点：A, B,C, D…… 直线上 a 的点 平行射影的方向：直线 l
记透视仿射对应T： T A A,T B B ………
透视仿射对应与方向有关，方向变了，则得到另外的透视仿射
对应
D
a
C
l
A
B
O A B C D
a
点 O 为自对应点( 同一平面上两相交直线的公共点 ) 12
CB
10
二.两直线间透视仿射对应、仿射对应与仿射变换
1..两直线间的透视仿射对应
≠ ≠
点若A直,B线,C,aD,…a… a，,l过点A,B,且C,Dl…作a直线, ll的平行a线交, a于
A, B,C, D……，则可得直线 a 到直线 a的一个映射。
称为透视仿射对应，记为 T D
a
l AB C
A B C D
1.透视仿射对应： 如图
点A,B,C共线a，则 A, B,C 共线 a
T A A T B B T C C g
C a l
B A
T a a
A B
两相交平面的交线为自对应点的集合即对应轴 C
a
15
第一章、仿射坐标与仿射变换 如图
16
2仿射对应：平面到平面的仿射对应是有限次透视仿射对应的 积组成的，是透视仿射对应链。
2.两直线间的仿射对应
T Tn T 1 n2
T2T1
仿射对应是透视仿射对应链或平行射影链
T1,T2, Tn2 ,Tn1 表示透视仿射链，T表示仿射对应 （如图）
A1
B1
C1
A2
B2
C2
l2
A3 B3
C3
高等几何(第三、四章)
➢由于交比经中心射影后不变，故交比在透 视对应下保持不变。
➢透视关系是对称的，但不具有传递性。 ➢定义2.3.透视对应链即为射影对应。
射影对应具有传递性。
2.2 一维基本形的射影对应
➢定义2.3.透视对应链即为射影对应。 射影对应具有传递性。
➢定理2.1 两个点列间的一一对应是射影对 应的充要条件是：任何四个对应点的交比相 等。 必要性显然； 下面证明充分性；
P3
m2 m2
m3 m1
P1
m3 m2
m1 m1
P2 ,
P4
m2 m4 m2 m1
P1
m4 m2
m1 m1
P2 ,
P3
P1
m3 m2
m1 m1
m2 m2
m1 m3
P2 ,
P4
P1
m4 m2
m1 m1
m2 m2
m1 m4
P2 ,
m3 m1 m2 m1
(P1P2 , P3P4 )
设一个对应T保持任何四对对应点的交比不变,我们证明 T可由两个透视对应结合而成。
怎样才算证明了T可由两个透视对应结合而成？
要证明T的任何一对对应点均可由两个透视对应结合得 到。
设 D, D’是T的任何一对对应点，我们证明D’可由D经过 两次透视对应得到。
题目条件是T保持任何四对对应点的交比不变，现在只 有一对对应点，无法用此条件，故我们设出三对对应点：
B
ac
b
C
ca b
§2 一维射影变换
➢点列与线束统称为一维基本形，本节研究一维基 本形间的一种对应关系。
➢本节讲授的顺序与课本有所不同，我们的思路是 从三个不同的角度去刻画一维射影对应，这三个 角度分别为几何直观、本质性质以及代数的角度.
《高等几何》复习大纲、样题及答案全
《高等几何》复习大纲仿射坐标与仿射变换一、要求1.掌握透视仿射对应概念和性质，以及仿射坐标的定义和性质。
熟练掌握单比的定义和坐标表示。
2.掌握仿射变换的两种等价定义；熟练掌握仿射变换的代数表示，以及几种特殊的仿射变换的代数表示。
3.掌握图形的仿射性质和仿射不变量。
二、考试内容1.单比的定义和求法。
2.仿射变换的代数表示式，以及图形的仿射性质和仿射不变量。
3.仿射变换的不变点和不变直线的求法。
射影平面一、要求1.掌握中心射影与无穷远元素的基本概念，理解无穷远元素的引入。
2.熟练掌握笛萨格（Desargues）定理及其逆定理的应用。
3.熟练掌握齐次点坐标的概念及其有关性质。
4.理解线坐标、点方程的概念和有关性质。
5.掌握对偶命题、对偶原则的理论。
二、考核内容1.中心投影与无穷远元素中心投影，无穷远元素，图形的射影性质。
2.笛萨格（Desargues）定理应用笛萨格（Desargues）定理及其逆定理证明有关结论。
3.齐次点坐标齐次点坐标的计算及其应用。
4.线坐标线坐标的计算及其应用。
5.对偶原则作对偶图形，写对偶命题，对偶原则和代数对偶的应用。
射影变换与射影坐标一、要求1.熟练掌握共线四点与共点四线的交比与调和比的基本概念、性质和应用。
2.掌握完全四点形与完全四线形的调和性及其应用。
3.掌握一维射影变换的概念、性质，代数表示式和参数表示式。
4.掌握二维射影变换的概念、性质以及代数表示式。
5.理解一维、二维射影坐标的概念以及它们与仿射坐标、笛氏坐标的关系。
二、考试内容1.交比与调和比交比的定义、基本性质及其计算方法，调和比的概念及其性质。
2.完全四点形与完全四线形完全四点形与完全四线形的概念及其调和性。
3.一维基本形的射影对应一维射影对应的性质，与透视对应的关系，以及代数表示式。
4.二维射影变换5.二维射影对应（变换）与非奇线性对应的关系。
6.射影坐标一维射影坐标、二维射影坐标。
7.一维、二维射影变换的不变元素求一维射影变换的不变点，二维射影变换的不变点和不变直线。
高等几何单比
高等几何单比
在几何学中，单比（或称为比例）是指将两个量进行比较或比较两个量之间的关系。
高等几何中的单比通常与相似性和比例有关，以下是一些关于高等几何中的单比概念：
1.单比：在几何学中，单比是指在两个或多个量之间建立的比
较关系。
如在三角形中，可以比较三边的长短；在四边形中，可以比较两条对角线的长短。
单比可以用来表示两个量之间的比例关系。
2.相似性：相似性是指两个图形在形状上相似（即对应角相等，
对应边成比例）。
在相似的图形中，对应边的长度之间的比例称为该相似比。
相似比是一个单比，用来比较相似图形中相应边的长度。
3.黄金比例：黄金比例是指将一条线段分成两个部分，使整体
与较大部分之比等于较大部分与较小部分之比。
它是一个重要的单比概念，被广泛应用于建筑、艺术和自然界中。
4.正方形比：正方形比是指一个长方形与其宽度相等的正方形
之间的比例关系。
正方形比的值是 1 + √2。
以上是一些高等几何中与单比有关的概念。
单比可以用来比较几何图形中的长度、角度和比例关系。
它们为我们理解相似性和比例提供了有用的工具。
高等几何概念
1、在一平面上设有直线和，为此平面上与，均不平行的另一直线，通过直线上各点，，，……分别作与平行的直线，顺次交于，，，……，这样便得到直线上点到上点的一个一一对应，称为透视仿射对应。
2、设同一平面内有条直线如图（1—4）顺次表示到，到，……，到的透视仿射对应，通过这一系列透视仿射对应，使得与的点建立了一一对应，这个对应称为到的仿射对应，用表示，则。
图1-4若直线与重合，则到的仿射对应叫做直线到自身的仿射变换。
若两个平面间（平面到自身）的一个点对应（变换）保持同素性，结合性和共线三点的单比不变，则这个点对应（变换）称为仿射对应（变换）。
3、笛卡尔坐标系在仿射对应下的像叫作仿射坐标系，叫做点的仿射坐标，记作。
用表示，，仿射坐标为，则4、平面上点之间的一个线性变换，叫做仿射变换。
5、图形经过任何仿射变换后都是不变的性质（量）,称为图形的仿射性质。
（仿射不变量）6、定义：无穷远点、无穷远直线、无穷远平面统称为无穷远元素。
平面上的无穷远元素为无穷远点和无穷远直线。
7、定义：经过中心投影后图形的不变性质(量)叫做图形的射影性质（不变量）。
8、平面内不共线的三点与其每两点的连线所组成的图形叫做三点形；平面内不共点的三直线与其每两直线的交点所组成的图形叫做三线形。
9、笛沙格定理：如果两个三点形对应顶点的连线交于一点则对应边的交点在一直线上。
笛沙格定理的逆定理：如果两个三点形对应边的交点在一直线上，则对应顶点的连给交于一点10、如果两个三点形对应边交点共线，则交点所在直线叫做透视轴，如果两个三点形对应顶点的连线共点，则公共交点叫做透视中心。
11、设欧氏直线上有穷远点P的笛氏坐标为x，则适合的两个数（其中）叫做点P的齐次坐标，记作，x称为P的非齐次坐标。
当时，即，（其中）或(1,0)规定为这直线上无穷远点的一维齐次坐标12、笛氏坐标为(x,y)的点的二维齐次坐标是指任意适合，的三个数，其中，(x,y)称为这个点的非齐次射影坐标13、任意三个有序实数，其中，决定一个以所确定的方向上的无穷远点，规定该无穷远点的齐次坐标为当时，规定为y轴上的无穷远点的齐次坐标14、一直线的齐次点坐标方程中的系数叫做该直线的齐次线坐标。
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第五章高等几何第一节课程概论1、本课程的起源与发展早自欧洲文艺复兴时期，由于绘图和建筑等的需要，透视画的理论逐步形成，以后便建立了画法几何。
法国数学家蒙日(GaspardMonge，1746-1818)在1768到1799年之间和1809年分别出版了画法几何和微分几何两部经典著作，由于画法几何理论的发展，他的学生彭色列（JeanPoncelet，1788-1867)继承了这两部著作中的综合思想，于1822年写了一本书，它是射影几何方面最早的专者。
继彭色列之后，法国人沙尔(Michel Chasles，1793-1880) 等对射影几何的研究都做出了重要贡献。
出生于德国数学家史坦纳(Jacob Steiner，1796-1863)改进了射影几何的研究工具，并且把它们应用到各种几何领域，因而得到了丰硕结果。
到了19世纪上半叶，几何学的发展经历了它的黄金时代。
在这期间，古典的欧几里得几何学不再是几何学的唯一对象，射影几何学正式成为一门新学科。
英国人凯莱（Cayley，1821-1895）和德国人克莱因（Christian Felix Klein，1849-1925）等人用变换群的方法研究了这个分支，射影几何便成为完整独立的学科。
射影几何的诞生诱发于透视理论，一个射影平面就是由欧几里得平面添加所谓无穷远直线而得到的。
克莱因对于几何学理论的统一性有着执著的追求，他在成功地把几种度量几何统一于射影几何之后，就立即在更深层次上寻求统一各种几何学理论的基础。
在19世纪，人们开始把几何中图形的一些性质看作是一种“变换”运动的结果。
如正方形的“中心对称性”，就是将正方形绕其两条对角线的交点O“旋转”180°后仍重合的结果。
正方形的“轴对称性”，就是将正方形绕过O点的水平轴“反射”（即翻转）180°后仍重合的结果。
这里的“旋转”、“反射”就可以分别被看作是一种“变换”。
更为重要的是，数学家们进一步发现，这个正方形上的所有旋转、反射、平移等变换所构成的集合，满足群的条件，因而构成一个“变换群”。
另外，人们还看到，在欧几里得几何中，图形在作旋转、反射、平移等变换的过程中，该图形中线段的长短、角的大小是保持不变的。
于是人们就称“长度”、“角度”是这种变换中的不变量。
这就导致了对几何中“不变量”理论的研究，并将它与群论结合起来。
1872年10月克莱因被聘为爱尔兰根大学正教授。
在当年的大学评议会上，克莱因作了著名的“新近几何研究的比较考察”的演讲，介绍了他用变换群的观点内在地统一各种几何学理论的思想。
这篇演讲稿公开发表后，被人称为克莱因的“爱尔兰根纲领”。
克莱因认为，每种几何学理论都由变换群所刻画，每种几何学理论所要研究的就是几何图形在其变换群下的不变量（即不变性质）；而一门几何学的子几何学理论就是研究原来变换群的子群下的不变量。
例如，在欧几里得几何学中，图形的旋转、反射和平移等变换构成了一个欧几里得变换群。
在这种变换群下图形的不变量是长度、角度以及图形的大小和形状。
又例如，在二维射影几何中，射影变换是指在一个平面上从一点到自身的变换，用射影坐标来表示，每个变换形式为：x′1＝a11x1+a12x2+a13x3；x′2＝a21x1+a22x2+a23x3；x′3=a31x1+a32x2+a33x3。
其中系数aij是实数，系数行列式不等于零。
这些变换组成射影变换群。
射影变换群下的不变量有线性、共线性、交比、调和集以及保持为圆锥曲线不变等。
在此基础上，克莱因论证了欧几里得变换群是射影变换群的子群。
所以，欧几里得几何学是射影几何学的子几何学。
克莱因的几何学群论思想，以简单明了的方式把相当多的几何学统一了起来。
他给已有的多种几何学提供了一个系统的分类方法，并提示了许多可供研究的问题。
它引导以后的几何学家的研究工作达50年之久，对几何学的发展产生了深刻的影响。
射影几何进入中国，应归功于我国数学教育家、几何学家姜立夫（1890—1978）教授。
早在1916年，他就在当时的《科学》杂志上发表《形学歧义》，首先将射影几何介绍给国人。
他亲自从事射影几何等数学课程的教学，他还将大几何学家嘉当阐述正交标架法和外微分法的名著《黎曼几何学》介绍到中国，为我国几何学发展做出了重要贡献。
我国著名数学家苏步青教授在学生时代就发表了《关于Fekete定理的注记》的出色论文。
从1928年起，他陆续发表了《仿射空间曲面论》、《射影曲线概论》、《射影曲面概论》、《射影共轭网概论》等专著和大量论文。
在我国他首先用分析工具研究仿射和射影几何，并在这个领域做出了举世闻名的杰出贡献。
苏先生十分注重人才的培养。
他亲自参加高等几何的教学工作，写出了《射影几何五讲》等教科书，直到八十高龄还为中学数学教师讲授射影几何知识。
苏步青教授是我国几何领域的代表人物。
他的奋斗史是我国几何发展史的重要组成部分。
为我国射影几何发展做出贡献的学者很多。
华东师范大学的孙泽瀛教授在1959年出版的《近世几何学》至今仍是我国师范院校最有影响的射影几何文献。
随着科学的发展，射影几何理论还在不断地发挥重要作用，如齐次坐标被应用于计算机有运算中，射影法被用于X光和CT扫描中的成象技术等。
另外，高等几何与初等几何、解析几何有着非常密切的联系和重要的指导意义，可以说这就是师范院校为什么要开设高等几何这门课的原因。
2、学习本课程的相关课程及参考资料先修课程：本课程是基于运动的基本思想提出的。
高等几何是高等师范院校数学与应用数学专业本科的基础课程之一，学习者应当有欧几里德几何、解析几何和线性代数等方面的基础知识。
（1）从学习内容讲：本课程主要研究几何图形，自然需要《欧氏几何》、《空间解析几何》课程作为知识铺垫，尤其《空间解析几何》中的二次曲线“不变量”将成为《射影几何》课程的支撑工具。
（2）从研究方法讲：在射影几何中，主要采用的是综合法和分析法。
综合的方法是局限于所考虑的特定图形，能从图形上得到简单的、直观上明显的证明和结论，就是人们常说的“纯几何法”。
解析的方法是通过齐次坐标去解决问题，使得在欧氏平面上增加的无穷远元素可以坐标化，从而为射影几何的解析探讨提供了完善的工具；相应地引入各种射影变换、极点、极线等概念，尤其是从一维向高维的过渡更显得自然与流畅，得到的结果更具有普遍性。
分析法建立在代数学的基础上，因此本课程学习，还需要一定的《高等代数》基础知识，如方程组理论等等。
后续课程：微分几何、几何学续论等。
学习本课程相关参考资料1.朱德祥、朱维宗，高等几何（第二版），高等教育出版社，2009年6月.2.梅向明，高等几何（第二版），高等教育出版社，2009年4月.3.梅向明，高等几何学习指导与习题选解（第二版），高等教育出版社，2009年4月.4.王敬庚、傅若男，高等几何，北京师范大学出版社，1994年2月.5.李文铭、罗增儒、赵临龙等，初等几何教学基础（第二版），陕西科技出版社，2008年6月.3、本课程学习的课时安排课程安排在第五学期，周3学时，共48课时。
具体安排如下：第一章仿射几何学的基本概念（6课时）1.1 平行射影与仿射对应；1.2 仿射不变性与不变量；1.3 平面到自身的透视仿射；1.4平面内的一般仿射；1.5 仿射变换的代数表示；第一章习题。
第二章欧氏平面的拓广（4课时）2.1 中心投影(透视)与理想元素；2.2 齐次坐标；2.3 对偶原理；2.4 复元素；第二章习题。
第三章一维射影几何学（8课时）3.1 平面内的一维基本图形：点列和线束；3.2 点列的交比；3.3 线束的交比；3.4 一维射影对应；3.5 透视对应；3.6 对合对应；第三章习题。
第四章德萨格定理、四点形与四线形（4课时）4.1 德萨格三角形定理；4.2 完全四点(角)形与完全四线(边)形；4.3 帕普斯定理；第四章习题。
第五章射影坐标系和射影变换（12课时）5.1 一维射影坐标系；5.2 平面内的射影坐标系；5.3 射影坐标的特例；5.4 坐标转换；5.5 射影变换；5.6 二维射影几何基本定理；5.7 射影变换的二重元素(或固定元素)；5.8 射影变换的特例；5.9 变换群；5.10 变换群的例证；5.11 变换群与几何学；第五章习题。
第六章二次曲线的射影性质（8课时）6.1 二阶曲线与二级曲线；6.2 二次曲线的射影定义；6.3 帕斯卡与布利安双定理；6.4 关于二次曲线的极与极线；6.5 配极对应；6.6 二次曲线的射影分类；6.7 二次曲线束及其在解联立方程方面的应用；第六章习题。
第七章二次曲线的仿射性质（4课时）7.1 二次曲线的中心和直径；7.2 二次曲线的渐近线；7.3 二次曲线的仿射分类；7.4 例题；第七章习题。
第八章二次曲线的度量性质（2课时）8.1 圆点；8.2 主轴与焦点；第八章习题。
第二节课程主要内容简介1．仿射几何学：主要介绍透视仿射对应和仿射对应及其不变量体系。
（1）以平行投影为基础，建立平面仿射对应和仿射变换，研究平面仿射的性质及其决定条件。
（2）建立了仿射坐标系，导出仿射变换的代数式，讨论了仿射变换下的不变元素（不变点、不变线）。
（3）指出图形在仿射变换下不变的性质是仿射性质，并利用图形的仿射性质解决某些初等几何命题。
2．射影平面：主要介绍中心投影、笛沙格定理、齐次坐标和对偶原理。
（1）通过增加“无穷元素”，建立中心投影概念，将仿射平面拓广到射影平面，揭示欧氏几何、仿射几何、射影几何的关系。
（2）引入齐次坐标，将欧氏几何的普通元素（有限点、线）和无穷元素（无穷点、线）统一起来，形成完整的射影几何平面。
（3）利用对偶原理，揭示了点几何与线几何的内在联系，并且利用对偶原理，给出许多对偶命题，大大简化知识学习的量。
如利用笛沙格定理和笛沙格逆定理的对偶命题关系，可用来解决共点线、共线点的对偶问题。
（4）引进复元素，使射影平面再一次得到扩充，为研究射影平面图形的某些性质提供了保证。
3．一维射影对应：主要介绍一维射影对应、对合、射影坐标系。
（1）给出射影对应的条件：交比不变，并利用调和点列（交比值为-1的点列）的几何模型：完全四边形的调和性，简明扼要地解决初等几何问题。
（2）在二维射影几何中，用代数方法，给出射影变换的射影坐标变换形式。
如射影平面点到点的对应变换：x′1＝a11x1+a12x2+a13x3x′2＝a21x1+a22x2+a23x3x′3=a31x1+a32x2+a33x3其中系数aij是实数，系数行列式不等于零。
此关系式不仅揭示了射影几何包括仿射几何，仿射几何包括欧氏几何的关系，更重要是此变换式，还是研二次曲线度量性质的重要基础。
4．变换群与几何学：主要介绍克莱因的通过变换群对几何学进行分类的思想。
克莱因的“几何不变群”观点，揭示了几何的内在关系：射影几何变换群﹞仿射几何变换群﹞欧氏几何变换群，利用整体上，充分认识几何的结构和规律。