理论教育 杨兆鋆对李善兰图法的继承与创新:清代圆锥曲线算法

杨兆鋆对李善兰图法的继承与创新:清代圆锥曲线算法

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:杨兆鋆是李善兰任京师同文馆算学教习时的学生,数学才能深得其师的赏识。杨氏在其《须曼精庐算学》卷一“椭曲同诠”中讨论了4个求椭圆焦点的作图问题,李善兰的《椭圆拾遗》卷二均有讨论,但在具体的作法上杨氏有些创新。这些问题在李善兰作图时均有所论及讨论,杨氏只是给出了具体的作法,在此不作详细论述。杨氏对圆锥曲线焦点作图的研究,在一定程度上也反映出京师同文馆的数学教学成果。

杨兆鋆对李善兰图法的继承与创新:清代圆锥曲线算法

杨兆鋆是李善兰任京师同文馆算学教习时的学生,数学才能深得其师的赏识。杨氏在其《须曼精庐算学》卷一“椭曲同诠”(共20 题)中讨论了4个求椭圆焦点的作图问题,李善兰的《椭圆拾遗》卷二均有讨论,但在具体的作法上杨氏有些创新

如第9 题:

椭圆有最卑点(A)及一心(F1),有周上任一点(P),求余一心(F2),其法若何。

图4-2-14

该题与李善兰的《椭圆拾遗》卷二第21 款(Ⅰ)同,杨氏的作法要更为简洁。

杨氏的作法如下,如图4-2-14:

(1)在AF1 的延长线上取点Q,使得AQ=F1P-F1A(即卑径较)。

(2)联结PQ,作PQ 的垂直平分线EF2 交AF1 的延长线于点F2,点F2 即为所求。

他又研究了6 个求双曲线焦点位置的问题,这些问题均为已知双曲线的一个焦点和其他一些条件,用作图方法求另一个焦点。题目如下:(www.daowen.com)

双线有一心,有最近点,有曲线上一点,求余一心,其法若何。

双线有一心,有曲线上二点,其一点并知切线,求余一心,其法若何。

双线有本面心,有三切线,俱不知切点,求对面心,其法若何。

双线有对面心,有本面三切线,不知切点,求本面心,其法若何。

双线有最高点,有本心,有本周上一点,求外心,其法若何。

双线有最卑点,有本心,有本周上一点,求外心,其法若何。

这6 个作图题主要应用《圆锥曲线说》中“双曲线”第五款“自二心作二线交于曲线界,二线之较与长径等”和第九款“二心至切点作二线,与切线之交角必相等”作图。这些问题在李善兰作图时均有所论及讨论,杨氏只是给出了具体的作法,在此不作详细论述。杨氏对圆锥曲线焦点作图的研究,在一定程度上也反映出京师同文馆的数学教学成果。

在圆锥曲线知识传入中国的第二个阶段,《几何原本》(前六卷)已翻译出版了两个半世纪,后九卷(1857年)也得以翻译出版。《代微积拾级》和《圆锥曲线说》传入了比较完整系统的圆锥曲线知识。至此,中算家面临的几何远非清中叶所认识的“勾股即几何”那么简单了。由于天文学上的需要,从《历象考成后编》开始,中算家们对椭圆轨道问题很是热衷,认识也逐渐深刻。如果说徐有壬的《椭圆正术》仅仅是对《历象考成后编》方法上的改进的话,那么李善兰所得式(4.2.1)、式(4.2.2)则可视为对椭圆轨道问题本质的把握,也正是在这两式的基础上,李氏后来得到了椭圆极坐标方程的级数表达式(详细讨论见本书第三章第四节)。而他对圆锥曲线焦点作图(有些虽属不完全尺规作图)的成果则可视为对综合几何方法的掌握,这些表明中算家对几何的认识逐渐深刻。至于夏氏对圆锥曲线综合研究的成果,竟得到了触及近世综合几何的成果,则明显已经在传入的几何之上有所超越了。

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