数学での鏡像とは? わかりやすく解説

数学での鏡像

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2017/09/14 17:47 UTC 版)

鏡像」の記事における「数学での鏡像」の解説

鏡映とも言う。鏡像鏡映2つの点や図形の間の関係を指す。また元の点や図形をその関係にある相手に移す操作(鏡映操作)を指す。その関係にある相手図形のことをも指すが、この意味では鏡像または鏡像体がよく用いられる狭義には、n次元ユークリッド空間にひとつのn-1次元空間(超平面)を定めたとき、ある点をこの超平面に対して対称な点に写像する操作を言う。ここで対称な点とは、この超平面対す垂線上にあり、垂線超平面との交点からの距離が等し2点のことを指す。また、この操作互いに移る2点間の関係、つまり超平面に対して対称な点同士の関係をも鏡像、または鏡映という。この意味での鏡映鏡像英語では"reflection"であるが、"mirror image"は鏡像関係ある図形のことを指す。 さらに狭義にはn=3の場合のみを指す。 n次元空間での狭義鏡像同士合同ではあるが、特定の対称性持たない限りn次元空間内での回転並進だけでは重ね合わすことができない。しかしn+1次元空間内での回転並進でならば重ね合わすことができる。これはn=2場合容易に確かめられる4次元空間移動して人の左右入れ替わったり、体内分子対掌体変換したり、物質反物質変換したりする設定SF作品でよく見られるある図形の全ての点を鏡映した点の集合自身完全に一致するような鏡映面存在するとき、この図形鏡映対称である(面対称である)といい、この鏡映面をこの図形対称面と呼ぶ。鏡映対称図形任意の面による鏡像体はもちろん、回転並進により元の図形重ね合わせることができる。だが、その鏡像体回転並進により元の図形重ね合わせることはできるが鏡映対称ではない図形存在する例えば、2回回映軸を持つが対称面持たない図形がそうである。 広義には対称面となるn-1次元超平面n次元空間2つ分割する曲面でも良い。このとき鏡映は、2つ分割され片方空間の点をもう片方に移す1:1写像であればよい。また対称面がr次元空間(r<n-1)であって、そのr次元空間を含む(r+1)次元空間2つ分割する曲面でありさえすればよい。このとき鏡映は、2つ分割された(r+1)次元空間片方の中の点をもう片方に移す1:1写像であればよい。対称面曲面(曲線)である鏡像例のひとつは、球面や円に関する反転である。また r<n-1 である例は、点対称軸対称(回転対称)などである。この広義の意味での鏡映鏡像は、単に対称ともいう。 円に関する反転:中心がOで半径がrの円があり、Oを含む直線上に2点P,P'があり、OP*OP'=r2 であるとき、PとP'はこの円に関して対称である、または鏡像であるという。円に関して鏡像である点への写像を、円に関する反転という。同様に球面超球面に関する対称および反転定義できる

※この「数学での鏡像」の解説は、「鏡像」の解説の一部です。
「数学での鏡像」を含む「鏡像」の記事については、「鏡像」の概要を参照ください。

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