Ava peamenüü
Disambig gray.svg  See artikkel räägib matemaatika mõistest; teiste tähenduste kohta vaata lehekülge Joon (täpsustus)

Joon ehk kõver (inglise keeles line, curve) on matemaatikas kas tasandiline joon, Jordani joon või ühemõõtmeline kontiinum.[1]

Matemaatikas on kasutusel mitu joone mõistet.

Sisukord

ElementaargeomeetriaRedigeeri

Elementaargeomeetrias pole joonel selget definitsiooni. Eukleidese järgi on joon laiuseta pikkus. Mõnikord defineeritakse joon kui kujundi piir.

Vaadeldakse teatud tüüpi jooni, näiteks sirge, lõik, murdjoon ja ringjoon.

Elementaargeomeetrias on põhjalikult uuritud koonuselõikeid, mõningaid kõrgemat järku algebralisi jooni ning mõningaid transtsendentseid jooni, kasutades igal juhtumil spetsiaalseid võtteid.

TopoloogiaRedigeeri

Parametriseeritud joon: lõigu kujutusRedigeeri

  Pikemalt artiklis Tee (topoloogia)

Enamasti defineeritakse joon kui pidev kujutus lõigust topoloogilisse ruumi:

 

Seejuures võivad jooned olla erinevad isegi juhul, kui nende kujutised langevad kokku.

Niisuguseid jooni nimetatakse parametriseeritud joonteks või, kui  , teedeks (mõnikord samastatakse tee parametriseeritud joonega).

Parametriseerimata joonRedigeeri

  Pikemalt artiklis Parametriseerimata joon

Mõnikord defineeritakse joon "reparametrisatsiooni täpsusega". Defineeritakse ekvivalentsiseos, mille puhul parametriseeritud jooned

  и  

on ekvivalentsed, kui leidub niisugune pidev monotoonne funktsioon  lõigult   lõigule  , et   Selle seosega määratud ekvivalentsiklasse nimetatakse parametriseerimata joonteks ehk lihtsalt joonteks.

KommentaarRedigeeri

See definitsioon vastab paljuski meie intuitiivsele ettekujutusele joonest kui millestki, mis on joonistatud pliiatsit paberilt tõstmata, kuid sellele vastavad paljud kujundid, mida me intuitiivselt jooneks ei pea. Näiteks on võimalik konstrueerida niisugune lõigu pidev kujutus tasandile, et selle kujutis täidab ruudu (Peano joon). Veel enam, Mazurkiewiczi teoreemi järgi on iga kompaktne, sidus ja lokaalselt sidus topoloogiline ruum lõigu pidev kujutis. Nii et mitte ainult ruut, vaid ka n-mõõtmeline kuup (hüperkuup) ja isegi Hilberti kuup on lõigu pidevad kujutised.

Et saada intuitsioonile paremini vastavat mõistet, esitatakse kujutusele lisanõudeid.

Jordani joonRedigeeri

  Pikemalt artiklis Jordani joon
 
Positiivse Lebesgue'i mõõduga Jordani joon tasandil

Jordani jooneks ehk lihtsaks jooneks nimetatakse ringjoone või lõigu pideva injektiivse kujutuse (sisestuse) kujutist ruumis. Ringjoone puhul nimetakse kujutist kinniseks Jordani jooneks, lõigu puhul Jordani kaareks.

Jordani teoreem ütleb, et iga kinnine Jordani joon tasandil jagab tasandi "sisemiseks" ja "väliseks" osaks.

On võimalik konstrueerida tasandiline Jordani joon, mille Lebesgue'i mõõt on positiivne. Selle Peano joonega analoogse näite (Osgoodi joone) konstrueeris William Fogg Osgood W. F. Osgood. A Jordan curve of positive area. – Trans. Am. Math. Soc., 1903, kd 4, lk 107–112.</ref>.

AnalüüsRedigeeri

Matemaatilises analüüsis kasutatakse sageli sileda joone ehk diferentseeruva joone mõistet. Defineerime kõigepealt tasandilise joone, st joone ruumis  ). Olgu   ja   niisugused pidevalt diferentseeruvad funktsioonid lõigul  , et   ei võrdu muutuja t ühegi väärtuse korral nulliga. Siis kujutus   annab sileda joone; parametriseerimata joont nimetatakse siledaks, kui teda saab niimoodi parametriseerida. Sileda joone pikkuse saab arvutada valemi

 

järgi.

Selle definitsiooni saab üldistada teistele ruumidele ning teistele siledusklassidele.

DiferentsiaalgeomeetriaRedigeeri

  Pikemalt artiklis Joonte diferentsiaalgeomeetria

Kui   on sile muutkond (diferentseeruv muutkond), siis sileda joone muutkonnal   saab defineerida kui sileda kujutuse (diferentseeruva kujutuse)  , mille diferentsiaal ei ole kuskil null. Kui muutkonna   siledusklass on  , siis  -joon defineeritakse kui joon, mille korral   on   korda pidevalt diferentseeruv kujutus. Kui   on analüütiline muutkond (näiteks eukleidiline ruum) ja   on analüütiline kujutus, siis joont nimetatakse analüütiliseks jooneks.

Siledaid jooni   ja   nimetatakse ekvivlentseteks, kui leidub niisugune difeomorfism   (parameetrivahetus), et  . Ekvivalentsiklasse selle seose järgi nimetatakse parametriseerimata siledateks joonteks.

Algebraline geomeetriaRedigeeri

  Pikemalt artiklis Algebraline joon

Algebralisi jooni uuritakse algebralises geomeetrias. Tasandiline algebraline joon on koordinaatidega x, y punktide hulk, mille annab võrrandi f(x, y) = 0 lahendite hulk, kus f on kahe muutuja polünoom kordajatega korpusest F. Algebralises geomeetrias ei võeta tavaliselt arvesse, mitte ainult punkte, mille koordinaadid kuuluvad korpusesse F, vaid ka punkte koordinaatidega korpuse F algebralisest sulundist. Kui C on niisugune tasandiline algebraline joon, et seda määrava polünoomi kordajad kuuluvad korpusesse F, siis teda nimetatakse jooneks üle korpuse F.

Algebralised jooned saab defineerida ka kõrgema mõõtmega ruumides. Need defineeritakse polünoomvõrrandisüsteemide lahendite hulkadena.

Iga tasandilist joont saab täiendada jooneni projektiivsel tasandil. Kui tasandiline joon on määratud polünoomiga f(x, y), mille täielik aste on d, siis polünoom

 ,

lihtsustub pärast sulgude avamist homogeenseks polünoomiks f(x, y, z) astmega d. Niisugused väärtused x, y, z, et f(x, y, z) = 0, on tasandilise joone homogeensed koordinaadid, kusjuures lähtejoone punktid on need punktid, mille puhul z ei võrdu nulliga. Näiteks Fermat' joon xn + yn = zn võtab afiinsel kujul kuju xn + yn = 1. Ülemineku afiinselt joonelt projektiivsele saab üldistada ka kõrgematele mõõtmetele.


Vaata kaRedigeeri

ViitedRedigeeri

  1. Ülo Kaasik. "Matemaatikaleksikon". Tartu: 2003, lk 89