9 votos

¿Es posible tener una esfera $S^m$ equidistante a la esfera $S^n$ en $R^k$?

¿Es posible colocar una esfera $S^m$ y otra esfera $S^n$ en el espacio euclidiano dimensional $k$ $R^k$ de tal manera que la distancia desde cualquier punto de la primera esfera a cualquier punto de la segunda esfera sea constante?

Para el caso $m=n=0$ es obviamente posible para $k=2$: la solución es colocar los dos puntos de la segunda $0$-esfera como los dos vértices de un rombo con los otros dos vértices siendo los dos puntos de la primera $0$-esfera. Aquí observamos que $k=m+n+2$. Nota que los centros de las dos "esferas" coinciden y los diámetros son ortogonales.

Para el caso $m=1$, $n=0$, nuevamente, la solución es obvia y requiere $k=3$: simplemente hace que los dos centros coincidan y hace que el diámetro de la $0$-esfera sea ortogonal a todos los diámetros de la $1$-esfera. Nuevamente, $k=m+n+2$, lo que sugiere una conjetura de que se cumple para todos $m, n$.

¿Pero cómo resolver esto para $m$ y $n$ arbitrarios?

11voto

Andy Jacobs Puntos 4003

Sea $S^n$ una esfera unitaria en $\mathbb{R}^{n+m+2}$ realizada en las primeras $n+1$ coordenadas y $S^m$ de manera similar en las últimas $m+1$ coordenadas. Entonces la distancia de cualquier $(s_1,0)$ a $(0,s_2)$ es $$ s_1^2+s_2^2=2. $$ Dudo que puedas realizar tales esferas en una dimensión menor $

0 votos

Gracias, sí, tienes razón. Y pasé horas con coordenadas esféricas generalizadas en la primera esfera y moviendo la segunda esfera con una composición de desplazamiento paralelo + rotación y luego tratando de analizar la distancia resultante entre dos puntos en la representación paramétrica de ambas esferas (+ parámetros de desplazamiento + ángulos de rotación)! Esto fue horrendamente complicado (excepto los casos $m=n=0$ y $m=1,n=0$) y estoy muy agradecido por proporcionar una solución tan clara y fácil de entender. ¡Gracias! :)

0 votos

De nada. Yo misma tengo la experiencia de que preguntar aquí a menudo es útil.

1 votos

(+1) Tu afirmación final es correcta: Si $S^{n}$ es una esfera centrada en $p$ en $\mathbf{R}^{N}$, sea $V$ el subespacio afín de contención más pequeño ($\dim V = n + 1$), y sea $W$ el subespacio afín ortogonal máximo a través de $p$, también conocido como el conjunto de puntos equidistantes de cada punto de $S^{n}$. Cualquier esfera "complementaria" debe estar contenida en $W$, por lo que tiene dimensión $$m \leq \dim W - 1 = N - \dim V - 1 = N - n - 2.$$Es decir, $m + n + 2 \leq N$. :)

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X