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Zusammenhänge 4

Vom Quadrikschnitt zu HERMITEschen Formen

Die Möbiuskugel Q im Raum werde von einer zweiten Quadrik geschnitten. Die Kurven, die dabei entstehen, werden als , Raumkurven 4. Ordnung 1. Art bezeichnet (v. d. Waerden [WAER2]). Wir wollen, ohne ins Detail zu gehen, zeigen, wie diese Kurven im Geradenraum durch HERMITEsche Formen beschrieben werden. Zu den Bezeichnungen vergleiche man auch die Abschnitte 3.1 und 3.2. Ist in neben der Möbiusform mit der Signatur (+,+,+,-) eine 2.te symmetrische Bilinerform gegeben, so kann man dieser eine bez. selbstadjungierte Abbildung mit zuordnen. Für die Punkte auf dem Quadrikschnitt muss also gelten. Wir übertragen diese selbstadjungierte Abbildung in den Geradenraum mittels der Derivierten , welche als reell-lineare Fortsetzung der Vorschrift definiert wird. Die Abbildungen des Büschels erzeugen denselben Quadrikschnitt, also kann man so wählen, dass gilt.
  • Die Derivierte ist unter dieser Voraussetzung reell linear, selbstadjungiert bezüglich der Möbiusform und schief-adjungiert bezüglich der PLÜCKER-Form, kurz: ist eine HERMITEsche Abbildung mit
    • und
    • für alle
  • Die Derivation ist bijektiv; bestehe hierbei aus allen selbstadjungierten Abbildungen in mit Spur 0, und aus allen HERMITEschen Abbildungen von . Beide Räume sind reell 9-dimensional.
  • Eine Berührgerade ist genau dann tangential an die Schnittkurve der beiden Quadriken, wenn neben gilt: .
  • Da für jedes das Quadrat eine selbstadjungierte symmetrische komplex-lineare Abbildung auf ist, schließt sich der Argumentations-Kreis: Der Schnitt der Möbiusquadrik mit eine 2.ten Quadrik wird im Geradenraum durch eine HERMITEsche Form beschrieben. Die dazugehörende bizirkulare Quartik ist Integralkurve des durch definierten quadratischen Feldes.
Fazit: Wir können nun zeigen: Besitzt die zu einem quadratischen Vektorfeld gehörende selbstadjungierte Abbildung (bei geeigneter komplexer Normierung) eine HERMITEsche Wurzel mit , so besitzt das quadratische Vektorfeld ein orthogonales Netz von konfokalen bizirkularen Quartiken als Lösungskurven. Brennpunkte sind die Nullstellen des Vektorfeldes. Diese Kurven entstehen als Schnitt der Möbiuskugel mit einer speziellen Schar von Quadriken. Da das Quadrat einer HERMITEschen Abbildung zu reellen Invarianten führt, kann eine selbstadjungierte Abbildung nur dann eine HERMITEsche Wurzel besitzen, wenn die absolute Invariante der Brennpunkte reell ist. Anders gesehen: eine quadratisches Vektorfeld kann nur dann bizirkulare Quartiken als Lösungen besitzen, wenn es mindestens eine Kreis-Symmetrie besitzt (siehe den Abschnitt 4.7 über die Lage von 4 Punkten). Bizirkulare Quartiken sind geschlossene Kurven. Elliptische Funktionen sind doppeltperiodische Funktionen, also besitzen sie in speziellen Richtungen geschlossene Lösungskurven. Von welcher Art diese geschlossenen Kurven im Falle einer elliptischen Funktion mit nicht-reeller absoluten Invariante sind, ist uns gänzlich unbekannt. Selbst in der "Bibel" über Spezielle ebene Kurven von H. Wieleitner [WIEL] sind wir nicht fündig geworden. Diese Seite ist Teil des GeoGebra-Books Moebiusebene.