home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #18 / NN_1992_18.iso / spool / sci / math / 10245 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-08-13  |  2.3 KB

  1. Path: sparky!uunet!olivea!mintaka.lcs.mit.edu!zurich.ai.mit.edu!ara
  2. From: ara@zurich.ai.mit.edu (Allan Adler)
  3. Newsgroups: sci.math
  4. Subject: Re: Collineations
  5. Message-ID: <ARA.92Aug13180715@camelot.ai.mit.edu>
  6. Date: 13 Aug 92 23:07:15 GMT
  7. References: <1992Aug12.194204.24356@uwm.edu>
  8. Sender: news@mintaka.lcs.mit.edu
  9. Organization: M.I.T. Artificial Intelligence Lab.
  10. Lines: 34
  11. In-Reply-To: radcliff@csd4.csd.uwm.edu's message of Wed, 12 Aug 1992 19:42:04 GMT
  12.  
  13. In article <1992Aug12.194204.24356@uwm.edu> radcliff@csd4.csd.uwm.edu (David G Radcliffe) writes:
  14.  
  15.    Suppose f is a one-to-one function from the plane to itself
  16.    which maps lines into lines, and suppose the image of f is 
  17.    not contained in a line.  Must f be affine?
  18.  
  19.    I have found some partial results.  The restriction of f to
  20.    Q^2 is equal to the restriction of a projective transformation.
  21.    If one also assumes that f is surjective, or continuous, or that
  22.    it preserves betweenness, then f must be affine. 
  23.  
  24. By the plane, I assume you mean R^2. In that case, yes, it must be an
  25. affine transformation. By composing your function with a suitable
  26. affine transformation, you can assume that it fixes the points (0,0),
  27. (1,0) and (0,1). Since it must preserve parallel lines, there
  28. are functions g(x) and h(y) such that f(x,y)=(g(x),h(y)). And then
  29. the fact that the line y=x is mapped to itself, we have g=h.
  30. Furthermore, g(0)=0 and g(1)=1. Therefore, f maps the line with
  31. slope y through the origin (i.e. the line joining (0,0) and (1,y))
  32. to the line with slope g(y) through the origin (i.e. the line joining
  33. (0,0) and (1,g(y)). In particular, it maps (x,xy) to (g(x),g(x)g(y)),
  34. which proves that g(xy)=g(x)g(y). Also, since f preserves parallograms,
  35. we have g(x+y)=g(x)+g(y). Therefore, g is an automorphism of R.
  36. It is easy to see that g fixes every rational. To prove that g fixes
  37. every real, it is enough to show that it g is order preserving. But that
  38. follows from the fact that a number is nonnegative if and only if it has
  39. a square root. So g is the identity and therefore so is f.
  40.  
  41. If one relaces R by another field, the proof shows that f is the composition
  42. of an affine transformation with an automorphism of the field applied to all
  43. the coordinates. This works in n dimensional space for all n>1.
  44.  
  45. Allan Adler
  46. ara@altdorf.ai.mit.edu
  47.