Isometri: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k Cleanup. |
k perbaikan |
||
| (10 revisi perantara oleh 8 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{Distinguish|proyeksi isometris}}{{refimprove|date=Juni 2016}}Dalam [[matematika]],
"Kami Secara khusus, ''isometri'' (atau "transformasi yang kongruen," atau " [[Berkas:Academ_Reflections_with_parallel_axis_on_wallpaper.svg|jmpl|[[Komposisi fungsi|Komposisi]] dari dua isometri [[Grup Euklides|tidak langsung]] adalah komposisi langsung. Refleksi terhadap garis seperti {{math|''R''<sub> 1</sub>}} dan {{math|''R''<sub> 2</sub>}} pada gambar, adalah isometri tidak langung; sedangkan translasi {{math|''T''}} adalah isometri langsung.<ref>{{harvnb|Coxeter|1969|p=46}}
'''3.51''' "Setiap isometri langsung adalah sebuah translasi atau sebuah rotasi. Setiap isometri tidak langsung adalah sebuah refleksi atau ''glide reflection''."</ref>]]
Untuk sebuah ruang metrik (secara sederhana, sebuah himpunan dan aturan untuk menghitung jarak antar elemen di himpunan tersebut), isometri adalah [[Transformasi geometri|transformasi]] yang memetakan setiap elemen ke ruang metrik yang sama (atau yang berbeda), sedemikian sehingga jarak antar elemen pada ruang metrik [[Galeri (matematika)|hasil pemetaan]] sama dengan jarak antar elemen pada ruang metrik asalnya. Pada [[ruang Euklides]] dimensi 2 atau dimensi 3, dua bangun dikatakan [[kongruen]] jika terdapat hubungan isometri diantara keduanya;<ref>{{harvnb|Coxeter|1969|page=39}}
'''3.11''' Setiap dua segitiga yang kongruen memiliki sebuah isometri yang unik.</ref> isometri tersebut dapat berupa translasi, rotasi, refleksi, atau komposisi dari ketiganya.
Isometri umum digunakan untuk mengonstruksi sebuah ruang yang terletak di dalam ruang lainnya. Sebagai contoh, [[Ruang metrik lengkap#Pelengkap|pelengkap]] dari ruang metrik <math>M</math> membutuhkan isometri dari <math>M</math> ke <math>M'</math>, sebuah [[himpunan hasil bagi]] dari ruang [[barisan Cauchy]] pada <math>M</math>. Ruang metrik asal <math>M</math> tersebut secara isometris [[Isomorfisme|isomorfik]] terhadap sebuah sub ruang dari [[ruang metrik lengkap]], dan umumnya dapat dikenali lewat sub ruang ini. Konstruksi-konstruksi lainnya menunjukkan bahwa setiap ruang metrik secara isometris isomorfik terhadap subset tertutup dari suatu [[ruang vektor bernorma]]; dan setiap ruang metrik lengkap secara isometris isomorfik terhadap subset tertutup dari suatu [[ruang Banach]].
Operator linear surjektif yang isometrik pada [[ruang Hilbert]] disebut dengan [[operator uniter]].
== Definisi ==
Anggap <math>X</math> dan <math>Y</math> adalah [[ruang metrik]] dengan metrik <math>d_X</math> dan <math>d_Y</math>. [[Fungsi (matematika)|Pemetaan]] <math>f: X\to Y
</math> dikatakan '''isometri''' atau '''mempertahankan jarak''' jika untuk setiap <math>a, b \in X</math> berlaku
: <math>d_Y\!\left(f(a),f(b)\right)=d_X(a,b).</math><ref>{{cite journal|last1=Beckman|first1=F. S.|last2=Quarles|first2=D. A., Jr.|date=|year=1953|title=On isometries of Euclidean spaces|url=http://www.ams.org/journals/proc/1953-004-05/S0002-9939-1953-0058193-5/S0002-9939-1953-0058193-5.pdf|journal=[[Proceedings of the American Mathematical Society]]|volume=4|issue=5|pages=810–815|doi=10.2307/2032415|jstor=2032415|mr=0058193|quote=<br>Anggap {{mvar|T}} sebagai transformasi (mungkin bernilai vektor) dari <math>E^n</math> (<math>2\leq n < \infty</math>) ke dirinya sendiri. Anggap <math>d(p,q)</math> sebagai jarak antara titik {{mvar|p}} dan {{mvar|q}} di <math>E^n</math>, dan {{mvar|Tp}}, {{mvar|Tq}} sebagai hasil pemetaan {{mvar|p}} and {{mvar|q}}, berturut-turut. Jika terdapat panjang {{mvar|a}} > 0 sehingga <math>d(Tp,Tq)=a</math> untuk setiap <math>d(p,q)=a</math>, maka {{mvar|T}} adalah transformasi Euklides dari <math>E^n</math> ke dirinya sendiri.}}</ref>
Sebuah isometri pasti injektif;<ref name="CoxeterIsometryDef3" /> karena jika tidak, ada dua titik <math>a, b \in X</math> berbeda yang dipetakan ke titik yang sama, sehingga melanggar [[aksioma]] metrik <math>d_X</math>. Pembuktian ini serupa dengan bukti bahwa [[embedding terurut]] antara himpunan terurut sebagian bersifat injektif. Tentu, setiap isometri antar ruang metrik adalah embedding topologis.
Sebuah '''isometri global''', '''isometri yang isomorfik''', atau '''pemetaan kekongruenan''', adalah isometri yang bijektif. Dan seperti bijeksi lainnya, isometri global memiliki [[fungsi invers]]. Invers dari isometri global juga merupakan isometri global.
Dua ruang metrik <math>X</math> dan <math>Y</math> dikatakan isometrik jika terdapat isometri yang bijektif dari <math>X</math> ke <math>Y</math>. Himpunan isometri bijektif (dan komposisinya) dari ruang metrik ke dirinya sendiri membentuk sebuah [[Grup (matematika)|grup]], yang disebut [[grup isometri]].
Terdapat istilah ''isometri lintasan'' yang lebih lemah daripada isometri. '''Isometri lintasan''' adalah pemetaan yang mempertahankan panjang kurva; pemetaan tersebut belum tentu mempertahankan jarak seperti isometri, dan tidak perlu bersifat bijektif (atau bahkan injektif). Istilah ini terkadang disebut juga dengan ''isometri'', sehingga diperlukan konteks tipe isometri yang sedang dirujuk. Sebagai contoh:
* Setiap refleksi, translasi, dan rotasi adalah isometri global pada [[ruang Euklides]].
* Pemetaan <math> x\mapsto |x|</math> di <math>{\mathbb R}</math> adalah isometri lintasan yang bukan isometri.
== Isometri antar ruang bernorma ==
Teorema berikut adalah hasil kerja dari Mazur dan Ulam.
: '''Definisi''':{{sfn|Narici|Beckenstein|2011|pp=275-339}} '''Titik tengah''' antara dua elemen {{mvar|x}} dan {{mvar|y}} di suatu ruang vektor adalah vektor {{math|{{sfrac|1|2}}(''x'' + ''y'')}}.
{{Math theorem
| math_statement = Anggap {{math|''A'' : ''X'' → ''Y''}} sebagai isometri yang surjektif antar [[ruang vektor bernorma]] dan memetakan 0 to 0 ([[Stefan Banach]] menyebut pemetaan ini '''rotasi'''); tidak ada asumsi bahwa {{mvar|A}} berupa isometri yang ''linear''. Maka {{mvar|A}} memetakan titik tengah ke titik tengah, dan bersifat linear sebagai sebuah pemetaan atas bilangan real {{math|ℝ}}.
Jika {{mvar|X}} dan {{mvar|Y}} adalah ruang vektor kompleks maka pemetaan {{mvar|A}} mungkin tidak linear atas {{math|ℂ}}.
| name = Theorem{{sfn | Narici|Beckenstein | 2011 | pp=275-339}}{{sfn | Wilansky | 2013 | pp=21-26}}
}}
=== Isometri linear ===
Untuk [[ruang vektor bernorma]] <math>V</math> and <math>W</math>, '''isometri linear''' adalah pemetaan linear <math>A : V \to W</math> yang mempertahankan norma:
: <math>\|Av\| = \|v\|</math>
untuk setiap <math> v \in V </math>.<ref name="Thomsen 2017 p1252">{{cite book|last=Thomsen|first=Jesper Funch|date=2017|title=Lineær algebra|location=Århus|publisher=Department of Mathematics, Aarhus University|page=125|language=da|trans-title=Linear algebra}}</ref> Isometri linear mempertahankan jarak dalam konteks tersebut, dan termasuk isometri global [[jika dan hanya jika]] juga bersifat surjektif. Pada [[ruang hasil kali dalam]], definisi di atas dapat disederhanakan menjadi
: <math> \langle Av, Av \rangle = \langle v, v \rangle </math>
untuk setiap <math> v \in V </math>, yang secara ekuivalen menyatakan bahwa <math> A^\dagger A = \operatorname{I}_V </math>. Hal ini juga mengimplikasikan isometri mempertahankan hasil kali dalam, karena
: <math> \langle A u, A v \rangle = \langle u, A^\dagger A v \rangle = \langle u, v \rangle. </math>
Isometri linear belum tentu termasuk [[operator uniter]], karena masih diperlukan sifat tambahan <math>V = W </math> dan <math> A A^\dagger = \operatorname{I}_V </math>.
Berdasarkan [[teorema Mazur–Ulam]], setiap isometri pada ruang vektor <math>\mathbb{R} </math> bernorma bersifat [[Transformasi affine|affine]]. Sebagai contoh, pemetaan isometri linear dari <math>\mathbb{C}^n </math>ke dirinya sendiri dapat dinyatakan sebagai [[matriks uniter]].<ref>{{Cite journal|last1=Roweis|first1=S. T.|last2=Saul|first2=L. K.|year=2000|title=Nonlinear Dimensionality Reduction by Locally Linear Embedding|journal=[[Science (journal)|Science]]|volume=290|issue=5500|pages=2323–2326|doi=10.1126/science.290.5500.2323|pmid=11125150|citeseerx=10.1.1.111.3313}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Saul|first1=Lawrence K.|last2=Roweis|first2=Sam T.|year=2003|title=Think globally, fit locally: Unsupervised learning of nonlinear manifolds|journal=[[Journal of Machine Learning Research]]|volume=4|issue=June|pages=119–155|quote=Quadratic optimisation of <math>\mathbf M =(I-W)^\top(I-W)</math> (page 135) such that <math>\mathbf M\equiv YY^\top</math>}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Zhang|first=Zhenyue|last2=Zha|first2=Hongyuan|year=2004|title=Principal Manifolds and Nonlinear Dimension Reduction via Local Tangent Space Alignment|journal=SIAM Journal on Scientific Computing|volume=26|issue=1|pages=313–338|doi=10.1137/s1064827502419154|citeseerx=10.1.1.211.9957}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Zhang|first1=Zhenyue|last2=Wang|first2=Jing|year=2006|title=MLLE: Modified Locally Linear Embedding Using Multiple Weights|url=https://papers.nips.cc/paper/3132-mlle-modified-locally-linear-embedding-using-multiple-weights|journal=[[Advances in Neural Information Processing Systems]]|volume=19|quote=It can retrieve the ideal embedding if MLLE is applied on data points sampled from an isometric manifold.}}</ref>
== Lipatan ==
{{Kembangkan bagian}}Isometri pada sebuah [[Manifold|lipatan]] adalah pemetaan mulus dari lipatan tersebut ke dirinya sendiri, atau ke lipatan lain, yang mempertahankan konsep jarak antar titik. Definisi isometri memerlukan konsep metrik pada lipatan: lipatan dengan metrik definit positif adalah [[Manifold Riemannian|lipatan Rieman]], dan dengan metrik indefinit adalah [[Lipatan Riemannian semu|lipatan Riemann semu]]. Karena itu, isometri dibahas di [[geometri Riemann]].
== Generalisasi ==
{{Kembangkan bagian}}Untuk bilangan real positif ε, sebuah '''ε-isometri''' atau '''hampir isometri''' (juga disebut dengan '''hampiran [[Felix Hausdorff|Hausdorff]]''') adalah pemetaan <math>f:X\to Y</math> antar ruang metrik dengan sifat:
* untuk setiap <math>x_a, x_b \in X</math> berlaku <math>|d_Y\!\left(f(x_a),f(x_b)\right) - d_X(x_a,x_b)| < \varepsilon</math>, dan
* untuk setiap <math>y \in Y</math> terdapat <math>x \in X</math> yang memenuhi <math>d_Y\!\left(y,f(x)\right) < \varepsilon</math>
Dalam bahasa lain, ε-isometri menoleransi perubahan jarak akibat pemetaan sebesar ε. Sebuah ε-isometri belum tentu bersifat [[Fungsi kontinu|kontinu]].
== Referensi ==
{{reflist}}
* {{cite book|last=Coxeter|first=H. S. M.|
* {{cite book|last=Lee|first=Jeffrey M.|year=2009|url=https://books.google.com/books?id=QqHdHy9WsEoC|title=Manifolds and Differential Geometry|location=Providence, RI|publisher=American Mathematical Society|isbn=978-0-8218-4815-9}}
* {{Cite book|last=Rudin|first=Walter|date=1991|url=https://archive.org/details/functionalanalys00rudi|title=Functional Analysis|location=New York, NY|publisher=McGraw-Hill Science/Engineering/Math|isbn=978-0-07-054236-5|edition=2|series=International Series in Pure and Applied Mathematics|pages=|oclc=21163277|url-status=live}}
* {{Cite book|last=Narici|first=Lawrence|last2=Beckenstein|first2=Edward|date=2011|url=|title=Topological Vector Spaces|location=Boca Raton, FL|publisher=CRC Press|isbn=978-1584888666|edition=2|series=Pure and applied mathematics|pages=|oclc=144216834|url-status=live}}
* {{Cite book|last=Schaefer|first=Helmut H.|last2=Wolff|first2=Manfred P.|date=1999|url=|title=Topological Vector Spaces|location=New York, N.Y.|publisher=Springer New York Imprint Springer|isbn=978-1-4612-7155-0|edition=2|series=GTM|pages=|oclc=840278135|url-status=live}}
* {{Cite book|last=Trèves|first=François|date=2006|url=|title=Topological Vector Spaces, Distributions and Kernels|location=Mineola, N.Y.|publisher=Dover Publications|isbn=978-0-486-45352-1|pages=|oclc=853623322|url-status=live}}
* {{Cite book|last=Wilansky|first=Albert|date=2013|url=|title=Modern Methods in Topological Vector Spaces|location=Mineola, N.Y.|publisher=Dover Publications|isbn=978-0-486-49353-4|pages=|oclc=849801114|url-status=live}}
[[Kategori:Fungsi
[[Kategori:Geometri metrik]]
[[Kategori:Simetri]]
| |||