射影幾何與對偶

接合(incidence)

把平面上一切度量都剝除——沒有距離、沒有角、沒有哪個點介於哪兩點之間的概念——再問還剩下哪些赤裸的事實。答案是接合:點「落在」線上、等價地說線「通過」點的這個簡單關係。它是整個射影幾何賴以建立的唯一原始關係,也是影子或透視照片唯一保證保留的東西。

在射影幾何中,接合服從兩條俐落且完美對稱的公理:(1) 任兩相異點與恰好一條公共線接合——它們決定唯一一條過兩者的線;(2) 任兩相異線與恰好一個公共點接合——它們交於唯一一點(這正是無平行例外的平面版本)。在齊次座標中,接合是單一方程式:點 (x : y : z) 與線 [a : b : c] 接合,恰當 a x + b y + c z = 0。注意此方程式對點三元組與線三元組一視同仁,這正是為何在代數上根本不在乎你把哪個叫點、哪個叫線。

由於射影幾何只問接合,每條射影定理歸根究柢都是關於「哪些點落在哪些線上」的陳述——笛沙格、帕普斯、調和共軛的作圖,整座大廈皆然。兩條公理的對稱也正是對偶原理的種子。一個提醒:射影幾何刻意不保留任何別的關係。「這點是中點」、「這角是直角」、「這點介於那兩點之間」都不是射影陳述,因為投影可能摧毀它們——唯有接合是安全的。

點 P = (1 : 2 : 1) 與線 L = [2 : -1 : 0] 接合嗎?計算 2(1) + (-1)(2) + 0(1) = 2 - 2 + 0 = 0。是——P 落在 L 上。試 Q = (1 : 1 : 1):2(1) + (-1)(1) + 0 = 1,不為零,故 Q 與 L 不接合。

唯一的方程式 a x + b y + c z = 0 決定一點是否落在一線上——且對點與線一視同仁。

接合是一種關係,不是一個數,且在精神上對點與線對稱。上述兩條公理唯有在射影平面中才無例外成立;在尋常歐氏平面中,平行線使公理 (2) 失效,這正是值得作射影補全的原因。

又稱
lying onpassing through點線結合關係關聯