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¿Cuál es la forma correcta de pensar en una línea en el espacio proyectivo?

Dejemos que $k$ sea un campo algebraicamente cerrado. Del cálculo, aprendí a pensar en la línea que pasa por dos puntos $p,q \in k^n$ como el lapso de $q-p$ más un vector de desplazamiento (ya sea $p$ o $q$ ). $$ L_{pq} = \{ p + \lambda(q-p) : \lambda \in k\} $$ Estoy tomando un curso de geometría algebraica, pero me confunde hablar de líneas en el espacio proyectivo $\mathbb{P}^n$ (sobre $k$ ). Si tenemos dos puntos $x,y \in \mathbb{P}^n$ ¿hay alguna forma análoga de describir la línea que contiene $x,y$ ?

Por ejemplo, empecemos con una ecuación $x_0 + 2x_1 + 3x_2 = 0$ . Si $[x_0:x_1:x_2] \in \mathbb{P}^2$ se encuentra en esta línea, entonces sé que $$ x_2 = - \frac 23 x_1 - \frac 13 x_0 $$ por lo que las soluciones de esta ecuación deben ser el conjunto $$ \{[3x_0 : 3x_1 : -2x_1 - x_0] | x_0, x_1 \in k, \text{not both zero}\} $$ Sé que esta línea contiene los puntos $[3:0:-1]$ y $[0:3:-2]$ . ¿Hay alguna manera de escribir el conjunto de soluciones como una especie de "tramo" de estos puntos proyectivos? Si empezamos con estos dos puntos y no tenemos la ecuación lineal, ¿cómo podríamos reconstruir la ecuación lineal?

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Daniel Schepler Puntos 156

Para este ejemplo en particular, observe que si $-x_0 - 2x_1 \ne 0$ entonces $$[3x_0 : 3x_1 : -x_0 - 2 x_1] = \left[\frac{3x_0}{-x_0 - 2x_1} : \frac{3x_1}{-x_0 - 2 x_1} : 1\right].$$ Para el punto correspondiente en $k^2$ tenemos: $$\left(\frac{3x_0}{-x_0 - 2x_1}, \frac{3x_1}{-x_0 - 2 x_1} \right) = \lambda (-3, 0) + (1 - \lambda) (0, -3/2)$$ para $\lambda = \frac{x_0}{x_0 + 2 x_1}$ . (El caso excepcional genera el "punto en el infinito" $[2 : -1 : 0]$ en la línea proyectiva - y en el caso $k = \mathbb{C}$ esto podría ser considerado como el límite como $|\lambda| \to \infty$ .)

Para la última pregunta: dados los puntos $[3 : 0 : -1]$ y $[0 : 3 : -2]$ los puntos $(3, 0, -1)$ y $(0, 3, -2)$ de $k^3$ abarcan un subespacio bidimensional de $k^3$ que corresponde a una línea en $\mathbb{P}_k^2$ . Encontrando la ecuación de este plano, se obtendrá una ecuación homogénea (de hecho, una ecuación de grado 1) que dará también la ecuación de la recta proyectiva.

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