Autor Tema: Afinidad de una variedad

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25 Mayo, 2019, 09:28 pm
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pgs

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Buenas, me ha surgido una duda respecto a este tema, porque dada una afinidad T(x) definida \( T(x)=P+Ax \), se aplicar la afinidad a un vector.
Pero si me piden que aplique la afinidad a una variedad \( V=Q+\left<{F}\right> \), no estoy del todo seguro si se habría de aplicar así:

Para simplificar, suponemos que V es un plano y por tanto \( \left<{F}\right>=\left<{u_1,u_2}\right> \)

\( T(V)=P+Q+\left<{A\cdot{u_1},A\cdot{u_2}}\right> \)

Yo supongo que será así, aplicando la matriz A a los vectores directores de la variedad, pero no estoy seguro.
Si alguien me puede aclarar esta duda lo agradezco mucho.
Gracias!

25 Mayo, 2019, 11:54 pm
Respuesta #1

geómetracat

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Primero una aclaración: las afinidades no se aplican a vectores sino a puntos del espacio afín.

La afinidad \( T \) aplicada a la variedad \( V \) es la imagen del conjunto \( V \) por \( T \). Es decir, se debe entender como la el conjunto de puntos del espacio afín de llegada que son imagen de algún punto de la variedad:
\( T(V) = \{T(x) \mid x \in V \} \).

Es un hecho que la imagen de una variedad por una afinidad es una variedad, pero la fórmula que pones está mal.
Si \( V = Q + F \), donde \( F \) es un subespacio vectorial, se tiene que para cada punto \( x \in V \), podemos escribir \( x = Q + v \) para algún vector \( v \in F \), luego
\( T(x) =P + A(x) = P + A(Q+v) = P + AQ + Av  \).
De aquí se sigue que si \( V = Q + \langle v_1, \dots, v_n \rangle \), entonces:
\( T(V) = P +AQ + \langle Av_1, \dots, Av_n \rangle \).
La ecuación más bonita de las matemáticas: \( d^2=0 \)

26 Mayo, 2019, 12:25 am
Respuesta #2

pgs

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Ahh, vale, desde el punto de vista del punto de la variedad se ve mejor.
Muchas gracias!

27 Mayo, 2019, 09:30 am
Respuesta #3

pgs

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Perdona, pero he entendido como aplicar una afinidad a una variedad, pero si quisiera aplicarla a una cónica, como sería, multiplicando el vector a ambos lados..?

\( T(x)=?=P+x^tAx \)

27 Mayo, 2019, 03:53 pm
Respuesta #4

geómetracat

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Para trabajar con cónicas, lo usual es escribir la ecuación como \( x^tAx=0 \), donde \( x^t =(x,y,1) \) y \( A \) es una matriz \( 3 \times 3 \). Con esta representación, una afinidad del plano viene dada por una matriz \( 3 \times 3 \), \( T \).
Si no has visto esto, dímelo y explico mejor cómo funciona y cómo pasar de una representación a otra.

Entonces, es claro que \( x^tAx=0 \) es equivalente a \( (Tx)^t (T^{-1})^tAT^{-1}Tx=0 \).
Así pues, la imagen de una cónica de matriz \( A \) por una afinidad de matriz \( T \) es la cónica de matriz \( (T^{-1})^tAT^{-1} \).
La ecuación más bonita de las matemáticas: \( d^2=0 \)

28 Mayo, 2019, 06:55 am
Respuesta #5

pgs

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En clases de teoría no hemos trabajado con cónicas y afinidades. Por lo que dices el \( 3\cdot{}3 T \) es una afinidad que en cambio de ser de la forma típica: \( T(x)=P+Ax \) es de la forma \( T(x)=x^tAx \)
Por lo que has dicho he entendido que no puedes transformar la cónica directamente, has de encontrar la afinidad T tal que \( (T^{-1})^tAT^{-1} \) cumpla las características que te piden, por lo general diagonalizar.
No me ha quedado muy claro eso, si para encontrar la afinidad que transforme la cónica es de la forma \(  x^tAx  \) y si para encontrarla hay que hacer  \( (T^{-1})^tAT^{-1} \), muchas gracias!

28 Mayo, 2019, 11:55 am
Respuesta #6

Luis Fuentes

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Hola

En clases de teoría no hemos trabajado con cónicas y afinidades. Por lo que dices el \( 3\cdot{}3 T \) es una afinidad que en cambio de ser de la forma típica: \( T(x)=P+Ax \) es de la forma \( T(x)=x^tAx \)
Por lo que has dicho he entendido que no puedes transformar la cónica directamente, has de encontrar la afinidad T tal que \( (T^{-1})^tAT^{-1} \) cumpla las características que te piden, por lo general diagonalizar.
No me ha quedado muy claro eso, si para encontrar la afinidad que transforme la cónica es de la forma \(  x^tAx  \) y si para encontrarla hay que hacer  \( (T^{-1})^tAT^{-1} \), muchas gracias!

Lo que dice geómetracat, es lo siguiente.

Una transformación afín puede escribirse, si \( (x',y')=T(x,y) \), como:

\( \begin{pmatrix}x'\\y'\\\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}a\\b\\\end{pmatrix}+\begin{pmatrix}c&d\\e&f\\\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x\\y\\\end{pmatrix} \)
 
Pero también:

\( \begin{pmatrix}x'\\y'\\1\\\end{pmatrix}=\underbrace{\begin{pmatrix}c&d&a\\e&f&b\\0&0&1\\\end{pmatrix}}_M\begin{pmatrix}x\\y\\1\\\end{pmatrix} \)  (*)

Por otra parte la ecuación de una cónica matricialmente puede escribirse como:

\( \begin{pmatrix}x&y&1\\\end{pmatrix}A\begin{pmatrix}x\\y\\1\\\end{pmatrix}=0 \)  (**)

donde \( A \) es una matriz simétrica \( 3\times 3 \).

Ahora dado un punto transformado \( (x',y')=T(x,y) \) su origen puede obtenerse despejando en (*):

\( \begin{pmatrix}x\\y\\1\\\end{pmatrix}=M^{-1}\begin{pmatrix}x'\\y'\\1\\\end{pmatrix} \)

y para que el punto pertenezca a la cónica tiene que cumplir, usando lo anterior en  (**):

\( \begin{pmatrix}x'&y'&1\\\end{pmatrix}(M^{-1})^tAM^{-1}\begin{pmatrix}x'\\y'\\1\\\end{pmatrix}=0 \)

Luego esta última es la ecuación de la cónica transformada.

En realidad más allá de la representación matricial esto no es nada distinto de lo que se hace al final para aplicar una transformación inversible cualquiera \( (x',y')=g(x,y) \) a un objeto geométrico de ecuación implícita \( F(x,y)=0 \). La ecuación de la transformada es:

\( F(g^{-1}(x',y'))=0 \)

Saludos.

28 Mayo, 2019, 12:10 pm
Respuesta #7

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Muchas gracias por la explicación!, me ha quedado muy claro!