الرياضيات · المسرد

ما معنى تقايس؟

تعريف 23.15 الرياضيات الجامعية — السنة 1 · الفصل 23 — الفضاءات الإقليدية

يكون التشاكل الذاتي uu لفضاء إقليدي تقايسًا (أو تطبيقًا متعامدًا) إذا حفظ المعيار: u(x)=x\norm{u(x)} = \norm x من أجل كل xx — وبكيفية مكافئة (بالاستقطاب) يحفظ الجداء السلّمي؛ وبكيفية مكافئة تحقق مصفوفته AA في أساس متعامد ممنظم ATA=IA^{\mathsf T} A = I. وتكوّن التقايسات زمرةً، هي الزمرة المتعامدة O(E)O(E).

انعكاسان يصنعان دورانًا: فبانعكاس M = (2, 0.5) في محور x، ثم في المستقيم y = x، نحطّ عند (-0.5, 2) — وهي صورة M بالدوران بالزاوية π2 حول المبدأ، أي ضِعف الزاوية π4 بين المحورين. وتحوّل مسألة نهاية الأسبوع هذه الصورة إلى قانون تركيب كل تقايسات المستوي.
انعكاسان يصنعان دورانًا: فبانعكاس M=(2,0.5)M = (2, 0.5) في محور xx، ثم في المستقيم y=xy = x، نحطّ عند (0.5,2)(-0.5, 2) — وهي صورة MM بالدوران بالزاوية π2\frac\pi2 حول المبدأ، أي ضِعف الزاوية π4\frac\pi4 بين المحورين. وتحوّل مسألة نهاية الأسبوع هذه الصورة إلى قانون تركيب كل تقايسات المستوي.

أمثلة

مثال 23.16 (التعرّف على تقايس بالنظر)

هل A=15(3443)A = \dfrac15\begin{pmatrix} 3 & -4\\ 4 & 3\end{pmatrix} متعامدة؟ الأعمدة: المعياران 159+16=1\frac15\sqrt{9 + 16} = 1 و 1516+9=1\frac15\sqrt{16 + 9} = 1؛ والجداء 125(3(4)+43)=0\frac1{25}(3\cdot(-4) + 4\cdot3) = 0. نعم — و detA=9+1625=1\det A = \frac{9 + 16}{25} = 1، ومنه فهي الدوران RθR_\theta مع cosθ=35\cos\theta = \frac35 و sinθ=45\sin\theta = \frac45 (وهو «دوران 33-44-55»، وزاويته ليست كسرًا لافتًا من π\pi). وعلى النقيض فإن B=12(1101)B = \frac{1}{\sqrt2}\begin{pmatrix} 1 & 1\\ 0 & 1\end{pmatrix} لها مظهر مسلَّم بالمحدد الواحدي لكن عمودها الأول ليس واحديًا (12\frac1{\sqrt2}): فهي ليست متعامدة — فالمحدد ±1\pm1 وحده لا يصادق على شيء، بل يجب التحقق من الأعمدة.

اقرأ في الفصل ←