Аффинное пространство
Aффи́нное простра́нство над полем , множество (элементы которого называются точками аффинного пространства), которому сопоставлены векторное пространство над (называется пространством, присоединённым к ) и отображение множества в пространство [образ элемента обозначается через и называется вектором с началом и концом ], обладающее свойствами:
1) для любой фиксированной точки отображение , , является биекцией на ;
2) для любых точек выполняется соотношение Шаля:
Размерностью аффинного пространства называется размерность . Точка и вектор определяют другую точку, обозначаемую , т. е. аддитивная группа векторов пространства транзитивно и свободно действует на аффинное пространство, соответствующее .
Примеры:
1. Множество векторов пространства является аффинным пространством , присоединённое к нему пространство совпадает с . В частности, поле скаляров есть аффинное пространство размерности . Если , то называется -мерным координатным аффинным пространством над полем , точки его и определяют вектор .
2. Дополнение к любой гиперплоскости в проективном пространстве над полем является аффинным пространством.
3. Множество решений системы линейных (алгебраических или дифференциальных) уравнений является аффинным пространством, присоединённым к которому является пространство решений соответствующей однородной системы уравнений.
Подмножество аффинного пространства называется аффинным подпространством (или линейным многообразием) в , если множество векторов , образует подпространство пространства . Каждое аффинное подпространство имеет вид , где – некоторое подпространство в , а – произвольный элемент из .
Отображение аффинного пространства в называется аффинным, если существует линейное отображение присоединённых векторных пространств такое, что для любых , . Биективное аффинное отображение называется аффинным изоморфизмом. Все аффинные пространства одинаковой размерности аффинно изоморфны между собой.
Аффинные изоморфизмы аффинного пространства в себя образуют группу, называемую аффинной группой аффинного пространства и обозначаемую . Аффинная группа аффинного пространства обозначается . Каждый элемент задаётся формулой
где
– обратимая матрица. Аффинная группа содержит инвариантную подгруппу, называемую подгруппой параллельных переносов, состоящую из отображений , для которых отображение является тождественным. Эта группа изоморфна аддитивной группе векторов пространства . Отображение определяет сюръективный гомоморфизм в общую линейную группу , ядром которого является подгруппа параллельных переносов. Если – евклидово пространство, то прообраз ортогональной группы называется подгруппой евклидовых движений. Прообраз специальной линейной группы называется эквиаффинной подгруппой (см. Аффинная унимодулярная группа). Подгруппа , состоящая из отображений таких, что для некоторого и любых называется центроаффинной подгруппой, она изоморфна общей линейной группе пространства .
В алгебраической геометрии аффинными пространствами также называются аффинные алгебраические множества, аффинные многообразия или аффинные схемы специального вида. Каждое конечномерное аффинное пространство можно, в свою очередь, снабдить структурой аффинного алгебраического множества, снабжённого топологией Зариского.
Аналогично строится аффинное пространство, ассоциированное с векторным пространством над телом .