Redigerer Insidensgeometri (avsnitt)

==Plan insidensgeometri==

[[Fil:3punktsmodell.svg|thumb|240px|Trepunktsmodellen.]]
En insidensgeometri som bare inneholder [[punkt]]er og [[linje]]r, sies å beskrive et ''plan''. Hva  slike punkt og linjer virkelig er, kan ikke nærmere forklares. De er ''primitive begrep'' hvis eksistens bare må aksepteres. Man kan illustrere dem som en prikk eller en strek på et papir, men de kan omtales uten at en slik konkret anskuliggjørelse må benyttes. To linjer sies å ''skjære hverandre'' hvis de har et punkt felles. I det motsatte tilfellet hvor de ikke har noe felles punkt, sies de å være ''parallelle''.

De tre grunnleggende [[aksiom]]ene for en plan insidensgeometri er:

# For to forskjellige punkt eksisterer det en unik linje som er insident med begge punktene.
# For enhver linje eksisterer det minst to ulike punkt som er insident med linjen.
# Det eksisterer tre ulike punkter slik at det ikke finnes en linje som er insident med alle tre punktene.

For et [[euklidsk geometri|euklidsk plan]] med uendelig mange punkt er aksiomene oppfylt. I det motsatte tilfellet med bare tre punkter kan man også ha en insidensgeometri . Kalles punktene for ''P'', ''Q'' og ''R'', kan man definere tre linjer som [[mengde]]ne {{nowrap|''{P,Q}'', ''{Q,R}''}} og {{nowrap|''{P,R}''}}. Et punkt er da insident med en linje hvis det tilhører den tilsvarende mengden. Aksiomene er med disse definisjonene nå oppfylt.

Dette kalles ''trepunktsmodellen'' og er vist i figuren. Strekene som her illustrerer linjene, inneholder ingen andre punkter enn de som er angitt. Hver linje har et felles punkt med en annen slik at det er ingen parallelle linjer i denne modellen. Det er en endelig utgave av [[sfærisk geometri]] hvor alle linjer skjærer hverandre.

===Affine plan===

[[Fil:4punktsmodell.svg|thumb|250px|Firepunktsmodellen er en enkel modell for et affint plan.]] 
Med flere punkt kan man på tilsvarende måte konstruere mer kompliserte geometrier.  Legges et nytt punkt ''S'' til, har man da fire punkter og kan i alt lage seks linjer. De er gitt ved mengdene  {{nowrap|''{P,Q}'', ''{Q,R}'', ''{R,P}'', ''{S,Q}'', ''{S,R}''}} og {{nowrap|''{S,P}''}}. Dette blir kalt for ''firepunktsmodellen'' og er illustrert i figuren. 
Den har tre par med parallelle linjer. For eksempel, et par består av linjene {{nowrap|''{P,Q}''}} og {{nowrap|''{R,S}''}}. En slik insidensgeometri hvor det til hver linje finnes minst en parallell linje, kalles et [[affin geometri|affint plan]].

En modell med ''N''&thinsp; punkter vil ved denne konstruksjonen med to punkt på hver linje, gi opphav til en geometri med {{nowrap|''N(N + 1)/2''}} linjer. Men disse vil ikke oppfylle [[parallellaksiomet]]. Men med ni punkter og med tre punkt på hver linje er det mulig. En slik modell vil inneholde i alt tolv linjer og beskriver igjen et [[affin geometri|affint plan]].

===Projektive plan===

[[Fil:7punktsmodellen.JPEG|thumb|300px|Syvpunktsmodellen for et projektivt plan. Den prikkede linjen inneholder tre punkt i det uendelige.]]
Mens en [[affin geometri]] oppstår i en insidensgeometri ved at den inneholder parallelle linjer, vil en [[projektiv geometri]] ikke ha noen parallelle linjer. To punkt definerer alltid en linje, mens hvilke som helst to linjer vil skjære hverandre i et punkt. Derfor er trepunktsmodellen det enkleste eksemplet på et projektivt plan, men triviell.

Det minste, ikke-trivielle, projektive plan inneholder syv punkt. Kalles de ''A'', ''B'', ...., ''G'', kan man forme syv linjer {{nowrap|''{A,B,D}'', ''{D,E,G}'', ''{A,C,G}''}}, pluss  {{nowrap|''{G,F,B}'', ''{A,F,E}'', ''{D,F,C}''}}&thinsp; og til slutt {{nowrap|''{B,C,E}''}} som er '''linjen i det uendelige'''. De inneholder alle tre punkter, og gjennom hvert punkt går det tre linjer.

At det er like mange punkt som linjer i den projektive syvpunktsmodellen, er en symmetri som kalles for '''dualitet'''. Ethvert utsagn om et visst antall punkt har et tilsvarende utsagn for de samme antall linjer. Det er denne dualiteten som gjør [[projektiv geometri]] så elegant og grunnleggende.

Linjen i det uendelige inneholder punktene hvor de parallelle linjene i det affine planet kan tenkes å skjære hverandre. Hvis man derfor fjerner linjen {{nowrap|''{B,C,E}''}}&thinsp; fra syvpunktsmodellen sammen med dens punkt ''B'', ''C'' og ''E'', står man igjen med den affine firepunktsmodellen.

I et generelt, [[projektivt plan]] vll alle linjer skjære hverandre. Det finnes derfor ikke noen parallell linje gjennom et punkt utenfor en gitt linje. Dette planet sies derfor å ha en [[elliptisk geometri]].

===Hyperbolsk plan===

I [[euklidsk geometri]] kan man derimot gjennom hvert punkt trekke en bestemt parallell til en annen linje. Denne vil da ikke skjære den gitte linjen. Dette følger fra [[parallellaksiomet]]. Hvis man ikke forlanger at dette skal være gyldig, oppstår en ny, [[ikke-euklidsk geometri]] i et [[hyperbolsk geometri|hyperbolsk plan]] som ble oppdaget av [[Janos Bolyai|Bolyai]] og [[Nikolaj Lobatjevskij|Lobatjevskij]] på midten av 1800-tallet.  I dette planet vil det gjennom hvert punkt utenfor en linje finnes et uendelig antall andre linjer som ikke skjærer den gitte linjen. Disse kan da i utgangspunktet alle sies å være parallelle linjer. Men nærmere betraktninger viser at det finnes to '''grenseparalleller''' som skiller de  linjene som ikke skjærer den gitte linjen, fra dem som skjærer den. Det viser seg da hensiktsmessig å kalle disse to grenseparallellene for de ekte parallellene. Man sier derfor at i det hyperbolske planet kan det trekkes to parallelle linjer gjennom et punkt utenfor en gitt linje.