理论教育 清代圆锥曲线的发展:蒋维钟《曲线新说》的影响

清代圆锥曲线的发展:蒋维钟《曲线新说》的影响

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:蒋维钟,江苏常州人,字岳壮,所著《曲线新说》承黄氏之说。华世芳对该书内容解释道:《曲线新说》者,所以驭容圆之变也。可见,《曲线新说》是蒋氏学习《容圆七术》的心得之作。《曲线新说》有两小节:“双曲线取圆心”和“圆锥三曲线之用”。蒋氏悟得的这些结论与黄宗宪“容圆用规绘捷法”命题2 和命题6 实质相同,但他均运用圆锥曲线的性质给出各结论的证明。这是蒋氏的新发现。

清代圆锥曲线的发展:蒋维钟《曲线新说》的影响

蒋维钟(1868—1899年),江苏常州人,字岳壮,所著《曲线新说》承黄氏之说。该书出版年代不详。华世芳序称:“蒋生岳壮,静默而好深湛之思,丙申(1896年)问算于余,愈年所学大进,同学中罕有及者。”[20]可知蒋氏曾是华世芳在龙城书院的学生,《龙城书院课艺(算学)》收有蒋氏6 个课草。他还曾在江阴南菁书院学习过[21]。蒋氏1899年殁于肺病,英年早逝,《曲线新说》是其遗稿一种(另还有《堤积术辩》1 卷),由其弟蒋维乔(1873—1958年,曾任东南大学校长,中国近代著名教育家)筹资出版。华世芳对该书内容解释道:

《曲线新说》者,所以驭容圆之变也。自新化黄玉屏著《容圆七术》而世始知抛物线能分平圆与直线、相交相切之角。生闻其说,因此而悟双曲线……,继又悟得椭圆线……,且双曲线……。

可见,《曲线新说》是蒋氏学习《容圆七术》的心得之作。

《曲线新说》有两小节:“双曲线取圆心”和“圆锥三曲线之用”。“双曲线取圆心”(此处“双曲线”指的是两种曲线)论道

抛物线能分平圆与直线之交角,所以平圆与直线之交角内容圆,作抛物线必过其心;双曲线能分两不等圆外相切之交角,所以两不等圆相切之交角内容圆,作双曲线必过其心。

“圆锥三曲线之用”中论述道:

抛物线能平分平圆与直线相交相切之角,因此悟得双曲线能分两不等圆外相切之角;今又悟得椭圆能分两不等圆内相切之角,且双曲线又能分两不等圆相交之内角,而椭圆能分两不等圆相交之月形角。

蒋氏悟得的这些结论与黄宗宪“容圆用规绘捷法”命题2 和命题6 实质相同,但他均运用圆锥曲线的性质给出各结论的证明。他将关注点从弧线三角形容圆转向曲线之用——“平分”弧线(弧弧)角,而且他还对黄氏捷法有所发展,这从他给出最后一例题可以看出,该题如下。(www.daowen.com)

图4-3-6

如图4-3-6,两圆⊙A (a)、⊙B(b),(a>b)内含,直线l 与大圆⊙A 相交,与小圆⊙B 相离,求作一圆与两圆和直线均相切。蒋氏给出的作法是:

首先以A、B 为焦点,以两圆半径和a+b 为长轴作椭圆。其次,过B 作BM⊥l 交l 于K,取KM=b。以BM 中点D 为顶点,以圆心B 为焦点作抛物线。椭圆与抛物线的交点X,Y 即为所求圆的圆心。一般情况下,所求圆为两个。蒋氏还给出了证明。

应注意的是,此题中直线l 与小圆⊙B 的位置关系是相离,⊙A、⊙B 相离(内含),这两种情形(线弧相离和弧弧相离)在黄宗宪“容圆用规绘捷法”中并没有论及。蒋氏在此题最后注称“圆锥三曲线不但能分相交切之角,即相离处亦能平分之”。这是蒋氏的新发现。华世芳称赞“此皆昔人未发之蕴,西书未言之理。生以精思得之,其颖悟为何如哉”。

另外,汉阳黄耀奎因解答两湖书院课士题中“弧矢容圆、象限容圆、切割线容圆”等题,悟得“抛物线之理可一以贯之”,写下 《抛物释容》(1896年)[22],共6 题10 图,所用方法与黄宗宪命题1 和命题6 相当。叶耀元著有《容圆切点图序》(1897年),该书收入《古今算学丛书》作《形学补编》[23],他证明了线圆相交时容圆的切点轨迹是圆,而圆心轨迹则是抛物线。

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