Кіріспе

Берілген қисыққа жанасатын барлық түзулерден құралған қос проективті жазықтықтағы қисық. Проективті геометрияда, берілген жазық қисығы С-тің дуал қисығы – С-ге жанасатын түзулер жиынынан тұратын қос проективті жазықтықтағы қисық. Қисықтан оның дуалына, әрбір нүктені оған жанасатын түзудің дуал нүктесіне сәйкестендіретін бірқатар сәйкестік бар. Егер С алгебралық қисық болса, оның дуалы да алгебралық болады және дуалдың дәрежесі бастапқы қисықтың класы деп аталады. Сызықтық координаттарда берілген С-тің дуалының теңдеуі, С-тің жанама теңдеуі деп аталады. Дуалдық – инволюция: С-тің дуалының дуалы – бастапқы қисық С. Дуал қисықтың құрылысы – Гамильтон механикасы контекстінде Лежандр түрлендіруінің геометриялық негізі болып табылады.

Жалпы алгебралық қисық

Проективті координаталарда параметрлік түрде анықталған қисық қарастырайық. Оның проективті тангенс түзуі – тиісті нүктесі мен тангенс векторы арқылы жазылатын сызықтық жазықтық, сызықтық теңдеу коэффициенттері векторлық көбейту арқылы беріледі: ал аффиндік координаталарда: иіс нүктесінің дуалы – буын, ал екі нүкте бірдей тангенс түзуін бөлісе, олар дуалда өзімен-өзі қиылысатын нүктені береді.

Екілік

Проективті сипаттамадан екі рет дуалды есептеуге болады, ол бастапқы қисыққа проективті түрде тең болады.

Екілік қисықтың қасиеттері

Бастапқы қисықтың қасиеттері екілік қисықтың қос қасиеттерімен сәйкес келеді. Кіріспе суретінде қызыл қисықта үш сингулярлық бар – ортада түйін, ал төменгі оң және төменгі сол жақта екі тұйық. Қара қисықта сингулярлықтар жоқ, бірақ төрт ерекше нүктесі бар: ең жоғарғы екі нүкте түйінге (қос нүктеге) сәйкес келеді, себебі олардың екеуінде де бірдей тангенс сызығы бар, сондықтан екілік қисықтағы бір нүктеге бейнеленеді, ал екі бұрылу нүктесі тұйықтарға сәйкес келеді, өйткені тангенс сызықтары алдымен бір бағытта, содан кейін екінші бағытта өтеді (еңіс артып, содан кейін төмендейді). Керісінше, тегіс, дөңгелек қисықта тангенс сызығының бұрышы монотонды түрде өзгереді, ал нәтижесіндегі екілік қисық та тегіс және дөңгелек болады. Сонымен қатар, жоғарыдағы екі қисықтың да көтеріліс симметриясы бар: проективтік дуалдық проективтік кеңістікте симметрияларды сақтайды, сондықтан екілік қисықтардың да көтеріліс тобы болады. Бұл жағдайда екі симметрия да солдан оңға қарай көтеріліс ретінде жүзеге асырылады; бұл кеңістік пен екілік кеңістіктің анықталуының нәтижесі. Жалпы алғанда, бұл әртүрлі кеңістіктердің симметриялары.

Степені

Егер X жазықтық алгебралық қисық болса, онда дуалдың дәрежесі – дуалдық жазықтықтағы түзумен қиылысатын нүктелер саны. Дуалдық жазықтықтағы түзу жазықтықтағы бір нүктеге сәйкес келетіндіктен, дуалдың дәрежесі – берілген нүкте арқылы жүргізілетін X қисығына жанамалардың саны. Бұл жанамалардың қисыққа жанасатын нүктелері – берілген нүктеге қатысты қисық пен полярлық қисықтың қиылысу нүктелері. Егер қисықтың дәрежесі d болса, онда полярдың дәрежесі d – 1, сондықтан берілген нүкте арқылы жүргізілетін жанамалардың саны ең көп дегенде d(d – 1)-ге тең болады. Түзудің дуалы (1 дәрежелі қисық) – бұл ережеден тыс жағдай және ол дуалдық кеңістіктегі нүкте (яғни бастапқы түзу) ретінде қарастырылады. Жеке нүктенің дуалы – сол нүкте арқылы өтетін түзулер жиынтығы; бұл бастапқы нүктеге сәйкес келетін дуалдық кеңістіктегі түзуді құрайды. Егер X тегіс болса (бірлік нүктелері болмаса), онда X-тің дуалының дәрежесі d(d – 1)-ге тең болады. Бұл кониканың дуалы да коника екенін білдіреді. Геометриялық тұрғыдан алғанда, коникадан оның дуалына дейінгі бейнелеу бір-бірге сәйкес келеді (өйткені ешқандай түзу кониканың екі нүктесіне жанамайды, себебі бұл 4-дәрежелі болуын талап етеді), ал жанама түзу үздіріссіз өзгереді (қисық дөңес болғандықтан, жанама түзудің бұрышы монотонды түрде өзгереді: дуалдағы өткір бұрыштар бастапқы қисықтағы иілу нүктесін қажет етеді, бұл 3-дәрежелі болуын талап етеді). Бірыңғай нүктелері бар қисықтар үшін бұл нүктелер де қисық пен оның полярлық қисығының қиылысында жатады, бұл мүмкін болатын жанама түзулердің санын азайтады. Плюкер формулалары d және X-тің жеке нүктелерінің саны мен түрлеріне қатысты дуалдың дәрежесін анықтайды.

Полярлық кері

Дуалды полярлық кері түріндегі жазықтықтағы геометриялық орын ретінде көруге болады. Бұл белгілі бір коникалық Q-ға қатысты, C қисығының жанама сызықтарының полюстерінің геометриялық орны ретінде анықталады. Коникалық Q көбінесе шеңбер ретінде алынады, сондықтан полярлық кері, C қисығының педальды керісі болып табылады.

Екі көпбұрыш

Екі қисық құрылымы, қисық бөлікшелеп сызықты немесе бөлікшелеп туындыланған болса да, жұмыс істейді, бірақ нәтижесіндегі бейнелеу дегенеративті (егер сызықтық компоненттер болса) немесе анықталмаған (егер жекеше нүктелер болса) болады. Көпбұрыштың жағдайында, әр қабырғадағы барлық нүктелер бірдей жанама сызықты бөліседі, демек, екіліктің бірдей төбесіне бейнеленеді, ал төбенің жанама сызығы анықталмаған және оны екі қабырға арасындағы бұрышпен өтетін барлық сызықтар ретінде қарастыруға болады. Бұл проективтік екілікпен (сызықтар нүктелерге, ал нүктелер сызықтарға) және сызықтық компоненті жоқ тегіс қисықтардың лимитімен сәйкес келеді: қисық қабырғаға жазылғанда, оның жанама сызықтары бірте-бірте жақындасады; қисық төбеге қарай өткірленгенде, оның жанама сызықтары бірін-бірінен алшақталады. Әдетте, кез келген дөңес көпбұрыш немесе конусқа көпжақты екілік сәйкес келеді, ал шекаралық гипербеті H бар кез келген дөңес жиын X үшін, оның шекарасы H* екілік сортына тең болатын дөңес конугат X* болады.