仿射空间

更新时间:2024-06-13 15:34

仿射空间,又称线性流形,是数学中的几何结构。这种结构是一种特殊的线性空间,是欧式空间的仿射特性的推广。在仿射空间中,点与点之间做差可以得到向量,点与向量做加法将得到另一个点,但是点与点之间不可以做加法。

定义

仿射空间是点和向量集合,它的定义是:

(1)设A为一个点集,A中任意两个有序点P、Q对应于n维矢量空间中的一个矢量a;

(2)设P、Q、R为A中任意三点,P、Q对应于矢量a,Q、R对应于矢量b,则P、R对应于矢量a+b。

具有上面两个性质的点集A就叫做一个仿射空间。

非正式描述

仿射空间是没有起点只有方向与大小的向量所构成的线性空间。假设有甲乙两人,其中甲知道一个空间中真正的原点,但是乙认为另一个点p才是原点。现求两个向量a和b的和。乙画出 p到a和 p 到b 的箭头, 然后用平行四边形找到他认为的向量 a + b。但是甲认为乙画出的是向量p+(a − p) + (b − p)。同样的,甲和乙可以计算向量a和b的线性组合,通常情况下他们会得到不同的结果。

然而,请注意:

具有仿射结构的集合就是一个仿射空间。

概念理解

从基本数学概念上来说,一个坐标系对应了一个仿射空间 (Affine Space),当矢量从一个坐标系变换到另一个坐标系时要进行线性变换 (Linear Transformation)。对点来说, 要进行仿射变换 (Affine Transformation)。这就是我们利用同源坐标的理由。它能在对矢量进行线性变换的同时对点进行仿射变换。坐标变换的基本操作就是将变换矩阵乘以矢量或点。

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