diff --git a/Geometria 1/Spazi affini/2023-05-05, Affinità e spazio proiettivo/main.pdf b/Geometria 1/Spazi affini/2023-05-05, Affinità e spazio proiettivo/main.pdf index 1dbe4c5..26aec39 100644 Binary files a/Geometria 1/Spazi affini/2023-05-05, Affinità e spazio proiettivo/main.pdf and b/Geometria 1/Spazi affini/2023-05-05, Affinità e spazio proiettivo/main.pdf differ diff --git a/Geometria 1/Spazi affini/2023-05-05, Affinità e spazio proiettivo/main.tex b/Geometria 1/Spazi affini/2023-05-05, Affinità e spazio proiettivo/main.tex index cc55e53..da13867 100644 --- a/Geometria 1/Spazi affini/2023-05-05, Affinità e spazio proiettivo/main.tex +++ b/Geometria 1/Spazi affini/2023-05-05, Affinità e spazio proiettivo/main.tex @@ -226,7 +226,89 @@ Si mostra che tale $f$ è anche unica. Se esistesse $f' \in A(E)$ con le stesse proprietà di $f$, varrebbe che $Q_i - Q_1 = f'(P_i) - f'(P_1) = g'(P_i - P_1)$ $\forall 2 \leq i \leq n+1$. Tuttavia - una $g'$ tale che mappi $P_i - P_1$ a $Q_i - P_1$ $\forall 2 \leq i \leq n+1$ è unica, e quindi $g' = g$. Allora $f'(P) = Q_1 + g(P - P_1) = f(P)$ $\forall P \in E$ $\implies f' = f$. + una $g'$ tale che mappi $P_i - P_1$ a $Q_i - P_1$ $\forall 2 \leq i \leq n+1$ è unica, e quindi $g' = g$. Allora $f'(P) = Q_1 + g(P - P_1) = f(P)$ $\forall P \in E$ $\implies f' = f$. \qedhere \end{enumerate} \end{proof} + + \begin{proposition} + Sia $f \in A(E)$ e sia $D$ un sottospazio affine di $E$. Allora anche $f(D)$ è un sottospazio affine di $E$ della + stessa dimensione di $D$. + \end{proposition} + + \begin{proof} + Sia $P_0 \in D$. Allora $(f(D))_0 = \{ f(P) - f(P_0) \forall P \in D \} = \{ g(\v) \forall \v \in D_0 \} = + g(D_0)$. Dal momento che $f$ è un'affinità, $g$ è invertibile, e quindi preserva la dimensione di $D_0$. + Pertanto $\dim (f(D))_0 = \dim D_0 \implies \dim f(D) = \dim D$. + \end{proof} + + \begin{remark} + Siano $D$ e $D'$ due sottospazi affini di $E$. Allora $D \cap D'$ è sempre o vuoto o un sottospazio + affine. Se infatti $D \cap D'$ non è vuoto, presa una sua combinazione affine, essa è in particolare + una combinazione affine sia di punti di $D$ che di punti di $D'$, per cui appartiene a $D \cap D'$. + \end{remark} + + \begin{proposition} + Siano $D$ e $D'$ due sottospazi affini di $E$ con $D \cap D' \neq \emptyset$. Allora + valgono i seguenti due risultati: + + \begin{enumerate}[(i)] + \item $\Aff(D \cup D')_0 = D_0 + D'_0$, + \item $(D \cap D')_0 = D_0 \cap D_0'$. + \end{enumerate} + \end{proposition} + + \begin{proof} + Si dimostrano i due risultati separatamente. + + \begin{enumerate}[(i)] + \item Si dimostra l'identità mostrando che vale la doppia inclusione dei due spazi vettoriali. + Sia innanzitutto $\vec u \in D_0 + D_0'$. Allora esistono $\v \in D_0$, $\w \in D_0'$ tali che + $\vec u = \v + \w$. Dal momento che $D \cap D' \neq \emptyset$, esiste un punto $P \in D \cap D'$. + + Dacché allora $\v \in D_0$, esiste $P_1 \in D$ tale che $\v = P_1 - P$. Analogamente $\exists P_2 \in D'$ + tale che $\w = P_2 - P$. Allora $\vec u = \v + \w = (P_1 - P) + (P_2 - P) = (P_1 + P_2 - P) - P$, + dove $P_1 + P_2 - P$ è una combinazione affine di $\Aff(D \cup D')$. Allora, poiché $P \in \Aff(D \cup D')$, + $\vec u \in \Aff(D \cup D')_0$, da cui si deduce che $D_0 + D_0' \subseteq \Aff(D \cup D')$. + + Sia ora $\vec u \in \Aff(D \cup D')_0$. Allora esistono $P_1$, ..., $P_k$ punti di $D$, $Q_1$, ..., $Q_{k'}$ + punti di $D'$ e $\lambda_1$, ..., $\lambda_k$, $\mu_1$, ..., $\mu_{k'} \in \KK$ tali che: + + \[ \vec u = \left( \sum_{i=1}^k \lambda_i P_i + \sum_{j=1}^{k'} \mu_j Q_j \right) - P, \qquad \sum_{i=1}^k \lambda_i + \sum_{j=1}^{k'} \mu_j = 1. \] + + \vskip 0.05in + + Allora si può riscrivere $\vec u$ come: + \[ \vec u = \underbrace{\left(\sum_{i=1}^k \lambda_i P_i + \sum_{j=1}^{k'} \mu_j P\right)}_{\in D} - P + \underbrace{\left(\sum_{i=1}^k \lambda_i P + \sum_{j=1}^{k'} \mu_j Q_j\right)}_{\in D'} - P, \] + + dove, ricordando che $P \in D \cap D'$, vale che: + \[ \left(\sum_{i=1}^k \lambda_i P_i + \sum_{j=1}^{k'} \mu_j P\right) - P \in D_0, \quad + \left(\sum_{i=1}^k \lambda_i P + \sum_{j=1}^{k'} \mu_j Q_j\right) - P \in D'_0, \] + + da cui si conclude che $\vec u \in D_0 + D_0' \implies \Aff(D \cup D')_0 \subseteq D_0 + D'_0$, + e quindi che $\Aff(D \cup D')_0 = D_0 + D'_0$. + + \item Come prima, si dimostra l'identità mostrando che vale la doppia inclusione dei due + spazi vettoriali. Sia $\vec u \in D_0 \cap D_0'$. Sia $P \in D \cap D'$. Allora esiste $P_1 \in D$ + tale che $\vec u = P - P_1$. Analogamente esiste $P_2 \in D'$ tale che $\vec u = P - P_2$. Poiché + $E$ è $V$-omogeneo, esiste un solo punto $P'$ tale che $P = P' + \vec u$. Si conclude dunque + che $P_1 = P_2$, e dunque che $P_1$ appartiene anche a $D'$. Pertanto $\vec u \in (D \cap D')_0 \implies + D_0 \cap D_0' \subseteq (D \cap D')_0$. + + Sia ora invece $\vec u \in (D \cap D')_0$. Allora esiste $P_1 \in D \cap D'$ tale che + $\vec u = P - P_1$. In particolare, dal momento che $P$ e $P_1$ appartengono a $D$, + $\vec u \in D_0$. Analogamente $\vec u \in D_0'$. Pertanto $\vec u \in D_0 \cap D_0' \implies + (D \cap D')_0 \subseteq D_0 \cap D_0'$, da cui si conclude che $(D \cap D')_0 = D_0 \cap D_0'$. \qedhere + \end{enumerate} + \end{proof} + + \begin{proposition} [formula di Grassmann per i sottospazi affini] + Siano $D$ e $D'$ due sottospazi affini di $E$ con $D \cap D' \neq \emptyset$. Allora + $\dim \Aff(D \cup D') = \dim D + \dim D' - \dim (D \cap D')$. + \end{proposition} + + \begin{proof} + Per la proposizione precedente, $\dim \Aff(D \cup D') = \dim (D_0 + D_0')$. Allora, applicando + la formula di Grassmann per i sottospazi vettoriali, $\dim (D_0 + D_0') = \dim D_0 + \dim D_0' - \dim (D_0 \cap D_0') = \dim D + \dim D' - \dim (D_0 \cap D_0')$. Sempre per la proposizione precedente, + $D_0 \cap D_0' = (D \cap D')_0$, da cui si deduce che $\dim (D_0 \cap D_0') = \dim (D \cap D')_0 = \dim D \cap D'$. Pertanto $\dim \Aff(D \cup D') = \dim D + \dim D' - \dim (D \cap D')$. + \end{proof} \end{document}