理论教育 清代圆锥曲线的几何解释

清代圆锥曲线的几何解释

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:《致曲图解》全书的思想就是想从几何的角度对圆锥曲线进行统一的描绘,规线显然是的几何解释,而整个第四节可以看成是对式进行的几何解读。相应的,第9 节“论诸曲线式之斜规线”则是第4 节“正规线”的拓广,实际上就是斜坐标系中二次曲线统一方程的几何解释,在此不再赘述。

清代圆锥曲线的几何解释

在《致曲图解》第四节“论诸曲线式皆有规线”中给出了规线的概念。规线不见于夏氏之前的中文论述,现代数学词汇中无相应术语。先看看夏氏是怎样定义规线的。

如图4-1-3(1)— (4)中,以AB (夏氏称之为“长径”=2a)、AC(夏氏称之为“起首规线”=通径=)为两直角边,斜边CB (或延长线)上任一点Q 到AB 的垂线段QR 就是该垂线段与曲线的交点P 所对应的规线。即对于圆锥曲线上任一点P 来说,在CB、AB 上分别有一点Q、R 与之对应,AR 为横线,PR 为直线,规线为QR。根据定义,横线、直线、规线为连比例三率,即PR2=AR×QR。其中特殊的,通径为长径与短径的连比例末率。

图4-1-3

显然,圆与椭圆的情形比较好解释。对于抛物线,紧承“广义准线”中的观点,如图4-1-3(3),B 点在无穷远点,CB 势与AB 平行,这时规线就为一常量,恒等于“起首规线”即通径,这样

PR2=QR×AR=通径×AR

这刚好是抛物线的标准方程。

对于双曲线,它是椭圆的反式,规线的作法相同,不过方向相反,横线越大,规线也越大,此时点Q 在BC 的延长线上。

在开篇夏氏这样描绘规线:(www.daowen.com)

凡诸曲线式之横直线皆以规线为权衡……凡起首规线曰通径。平圆、椭圆、抛物线、双曲线四式俱以规线乘横线为直线自乘方。

结合具体的作法,规线具有明显的解析几何意义,在这里它起着建立代数方程的作用,但夏氏在此并没有使用坐标系。更进一步,如果我们以A 为原点,AB,AC 所在的射线为横、纵两轴,则四曲线的方程可以统一写成

y2=x×规线

刘钝先生对“规线”的来源没作进一步的探讨。本书认为,规线的提出与《代微积拾级》卷八的内容有关。《代微积拾级》卷八“诸曲线依代数式分类”第二款论述了经过一定的坐标变换,可以得到二次曲线的一个比较简洁的统一方程

此时坐标系就是依图4-1-3建立,其中A 为原点,为x 轴,为y轴。曲线为圆时,对应着p=2,q=-1;曲线为椭圆时,对应着p=,q=;曲线为抛物线时,对应着p=2a,q=0;曲线为双曲线时,对应着

《致曲图解》全书的思想就是想从几何的角度对圆锥曲线进行统一的描绘,规线显然是(p+qx)的几何解释,而整个第四节可以看成是对式(4.1.1)进行的几何解读。

相应的,第9 节“论诸曲线式之斜规线”则是第4 节“正规线”的拓广,实际上就是斜坐标系中二次曲线统一方程的几何解释,在此不再赘述。

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