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單比

鎖定
單比在數學中有兩個解釋,一個是指算術中的比,指比的前項和後項都只有一個數的比,如,5:2,8:9,是相對於複比而言的。另一個是指仿射幾何中最基本的不變量,亦稱仿射比,又稱簡單比。
中文名
單比
外文名
simple ratio
所屬學科
數學
簡    介
算術中的比或仿射幾何中的不變量
相關概念
複比,交比等

單比算術中的比

單比基本介紹

比(ratio)亦稱單比,算術術語,比較兩個同類量之間的一種倍數關係,稱為這兩個同類量的比。在單位相同時,兩個量的比可以用表示這兩個量的數的比來代替。在實際中,只有同類量,且取同單位,才能相比。兩個量相比得到的倍數,稱為比值。兩個數相比,也可以説成是兩個數相除,a與b的比,記為a∶b或a/b,讀作a比b,符號“∶”稱為比號,比號前的數a,稱為比的前項,比號後的數b,稱為比的後項,比的後項不能是零。比的結果就是比值。儘管兩數相比的比值,相除的商和分數的值是相同的數,但比、除法及分數仍是有區別的,比是指兩個量的倍數關係,除法是一種運算,分數是一個數,比的基本性質是:比的前項和後項都擴大或縮小相同的倍數,比值不變,建立比的嚴格理論是歐多克索斯(Eudoxus,(C)),他引入了一個變量的概念,它不是整數,他認為整數是跳動的個體(即離散的),而量是指線段、角、面積、時間等可以連續變動的東西,他用量這個概念建立了比和比例的理論,這樣就把有公度比和無公度比(比值為無理數)都包括進去了。歐幾里得(Euclid)《幾何原本》中的第五卷《比例論》,被認為是根據歐多克索斯的成果而編寫的,也是歐幾里得幾何的成就之一 [1] 

單比單比與複比

單比是隻包含兩項——前項和後項的比:a:b,或寫成
。在四項比例式“a:b=c:d”中,等式每邊的比都是單比。
複比是把兩個或多個單比的前項相乘積作前項,所有後項相乘積作後項,所作成的比,稱為原來幾個單比的複比。例如a:b與c:d是兩個單比,ac:bd就是複比。複比的比值,等於幾個單比值的乘積。例如
,那麼複比

單比仿射幾何中的單比

單比基本概念

單比(simple ratio)亦稱仿射比,又稱簡單比,是仿射幾何中最基本的不變量。若P1,P2是有向直線上的兩個定點,P是這直線上的另一點,P分有向線段
為兩個有向線段
,則其數量的比
稱為三點P1,P2,P的單比,記為(P1 P2 P),即(P1P2P)=
,其中P1,P2稱為基點,P稱為分點 [1] 
顯然,當點P在點P1,P2之間時,單比(P1 P2 P)<0;否則(P1 P2 P)>0。
當點P與點P1重合時,單比(P1 P2 P)=0;當點P與點P2重合時,單比(P1 P2 P)不存在;當點P為線段P1P2的中點時,單比(P1 P2 P)=-1。
如果已知兩點P1,P2,且單比(P1 P2 P)為定值時,則點P在直線P1P2上的位置是被唯一確定的。
定理平行射影(透視仿射對應)保持共線三點的單比不變 [2] 

單比交比

單比是仿射變換的基本不變量,但對於中心射影來説,單比不是不變量,它的基本不變量是交比。
下面介紹共線四點的交比的概念。
定義 四個共線點
的交比定義為兩個單比
的比,用符號
表示,即
其中
叫做基點偶
叫做分點偶
根據交比的定義有
交比又稱交叉比,複比 [3] 
參考資料
  • 1.    《數學辭海》編輯委員會.數學辭海·第一卷.北京:中國科學技術出版社,2002:第46頁
  • 2.    羅淼,嚴虹,廖義琴.幾何學概論:清華大學出版社,2011.04:第99頁
  • 3.    梅嚮明 劉增賢 門樹慧,.高等幾何:高等教育出版社,1988年10月第1版:第102頁