圓錐曲線發展簡史

2020-12-14 貝爾數學

問題引出

傳說公元前5世紀的時候,得洛斯地方的人遭遇瘟疫。求教巫神,巫神告訴他們,應該把現有的立方祭壇的體積加倍,但不改變祭壇的形狀,得洛斯人解決不了這個問題,於是就去找柏拉圖,柏拉圖告訴他們說巫神之意並不在於要雙倍大的祭壇,而只是藉此譴責希臘人不重視數學。柏拉圖是那個時代最有學問的人,但他不是數學家,柏拉圖後來沒能解決被倍立方體問題。

倍立方體是希臘人數學作圖的延伸,古希臘三大幾何作圖問題是數學史上璀璨的一筆,歷史上無數數學家為之傾倒,前僕後繼,這三大幾何問題催生了一大批數學發現,圓錐曲線、數論、群論的產生都與之有關。

柏拉圖雖然沒能解決這個問題,但是公元前四世紀時幾乎所有重要的數學工作都是柏拉圖的朋友和學生研究出來的。

柏拉圖學派的研究進展:

柏拉圖學派柏拉圖出身名門,公元前387年左右,柏拉圖在雅典創立了柏拉圖學院

在古希臘時期,數學和哲學是柏拉圖學院的最受喜愛的學科,整個亞歷山大時代學院領導的哲學界,維持了900年之久。

柏拉圖學派的最重要發現是圓錐曲線,古希臘數學家梅內克繆斯是柏拉圖學派中的一員,也是歐多克索斯的學生,歐多克索斯是古希臘時代最偉大的數學家,並在整個古代僅次於阿基米德。

梅內克繆斯是這樣定圓錐曲線的:利用三種圓錐,直角的、鈍角的和銳角的圓錐,再用垂直於錐面一條母線的平面來截每個錐面,分別得到了三類圓錐曲線:直角圓錐曲線、銳角圓錐曲線、鈍角圓錐曲線,即今日之拋物線、橢圓、一支等軸雙曲線,當時他只知道雙曲線的一支,而後梅內克繆斯利用一條拋物線和一條雙曲線的交點去解決立方倍體問題。

阿波羅尼斯的圓錐曲線研究

何其幸哉!古希臘時期學者們數學工作的精華,幸運地在歐幾裡德和阿波羅尼斯兩個人的著作中流傳至今,他們的著作《何原本》和《圓錐曲線》堪稱古希臘雙壁,兩本書其實都可以視作對古希臘時期數學成果的一個總結。

歐基裡德和阿波羅尼斯據說都是柏拉圖學院的學生,阿波羅尼斯也承認,在他編寫的八篇圓錐曲線中,前四篇就是歐幾裡德寫的圓錐曲線論的修訂本,阿波羅尼斯處理圓錐曲線的方法,與梅內克繆斯、歐幾裡德、阿基米德等前人的方式不同,他不是用三個圓錐,而是用一個圓錐,只要改變截面的位置,就能產生三種曲線,他最先發現雙曲線是有心曲線,並有兩個分支。

阿波羅尼斯的主要成就是建立了完美的圓錐曲線論,總結了前人在這方面的工作,加上自己的研究成果,撰成圓錐曲線八卷,將圓錐曲線的性質網羅殆盡,以致後代學者在1800年間內對圓錐曲線幾乎沒有什麼進展。

圓錐曲線第一定義

直到16世紀,德國的數學家克卜勒研究日心說,提出行星按照橢圓軌道繞太陽運行,這樣圓錐曲線就成為天體運動的普遍形式,義大利的伽利略得出斜拋運動的軌道是拋物線,突破了靜態圓錐曲線的觀念,人們對圓錐曲線的處理方式開始有了變化。

法國數學家洛必達藉助解析幾何思想,推到了橢圓方程,Dandelin利用Dandelin雙球,直接在圓錐上做出了橢圓截面的焦點。

相關焦點

  • 圓錐曲線簡史
    在從數學和物理學方面討論圓錐曲線前,我們先來聊一個非常有意思的話題:男女吸引。打開這個連結的同學,應該已經是高中生了吧,對男女之間的相互吸引已經不陌生了。這是一個輕鬆而且愉悅的話題。那麼男女之間的吸引與圓錐曲線有什麼關係呢?讓我們慢慢分析一下,看看男女吸引是否可以簡化到圓錐曲線模型上來,我們不僅學到了圓錐曲線的知識,同時也為我們將來尋找真愛提供一個模型參考。
  • [趣味數學]圓錐曲線的產生與發展
    而後,便撤開「倍立方問題」,把圓錐曲線做為專有概念進行研究:若以直角三角形ABC中的長直角邊AC為軸旋轉三角形ABC一周,得到曲面      經過了約二百年的時間,圓錐曲線的研究取得重大突破的是希臘的兩位著名數學家奧波羅尼奧斯(公元前三世紀後半葉)和歐幾裡得(公元前300-前
  • 圓錐曲線三種定義的和諧統一
    在平時的數學課堂教學中,我們通過數學課本只是詳細系統地學習了圓錐曲線的兩種基本定義。本文在此,一是,給出圓錐曲線的第三定義(附第四定義);二是,將前三種定義通過曲線方程形式上的等價轉化,進行和諧統一。以拓展學生視野,發展學生思維,體現數學的形式和內在美。
  • 「圓錐曲線」到底有多重要?看完你就知道了
    圓錐曲線又叫「二次曲線」,是高考最難的內容,沒有之一。它不但在高考中一直作為壓軸大題的形式出現,而且在物理學中也有著廣泛應用。因而如果「圓錐曲線」沒學好,那麼學習高中物理就會遇到困難。那麼,「圓錐曲線」到底是怎麼回事呢?還得從遙遠的古希臘說起。
  • 圓錐曲線的焦半徑與焦點弦
    圓錐曲線的四大弦(中點弦,焦點弦,直角弦,一般弦)是每年高考數學中,圓錐曲線部分命題的必考內容,而且還是壓軸考題與次壓軸考題的經常命題點,是高中數學考生最頭痛的部分之一,也是高考最容易拉分的主要地方。圓錐曲線焦點弦(含焦半徑)更是高考數學最喜歡考查的主幹內容,其計算公式(不需要證明),取值範圍(最值,不需要證明),巧妙應用(需要學生熟練靈活),都是高三數學複課的核心與主體。下面全面系統地介紹圓錐曲線的焦點弦(含焦半徑),以期望給高考考生們,拋磚引玉,觸類旁通,舉一反三。
  • 淺談圓錐曲線中的數學思維
    圓錐曲線(Conic Section, 又稱圓錐截面、二次平面曲線)是平面解析幾何中的重點內容,同時也是高考中佔比較大的部分。它包括橢圓、雙曲線、拋物線,反映出數學的特徵和本質屬性。圓錐曲線蘊含著函數與方程思想、數形結合思想、化歸與轉化思想,其中數形結合思想是圓錐曲線的核心思想!
  • 圓錐曲線的切線與切弦
    圓錐曲線是高中數學的一個重要分支,是高考數學的一個主體與支撐,其中直線與圓錐曲線的位置關係(特別是相切的充要條件判斷,切線計算,切弦計算)更是高考數學的必考內容之一,也是高考數學的一個難點之一。直線與圓錐曲線的切線與切弦,有著明顯簡潔的數學結構特徵,也有著美妙的數學幾何意義。如果在平時的高考衝刺教學中,進行適度的拓展與補充,不但會拓展考生的數學思維與數學視野,還會在高考中使得考生快速地求解選擇試題與填空試題,何樂而不為呢?下列就比較系統詳細地給予說明(圓錐曲線的切線與切弦),以期待對同學們有一定的啟示和啟發。
  • 圓錐曲線構造相關助教材料
    圓錐面與平面的交線是圓錐曲線,球與平面的切點是圓錐曲線的焦點。一個圓錐曲線在每個焦點各有一個旦德林球。特別地,橢圓的兩個旦德林球與同一半圓錐面相切,雙曲線的兩個但德林球與兩個半圓錐面相切,拋物線只有一個旦德林球。旦德林球被發現於1822年,因紀念比利時數學家旦德林得名。但德林球可用至少兩種理論(1)證明,這兩種理論都在旦德林前被發現,但旦德林是他們的證明更簡潔。
  • 高考數學:圓錐曲線必考知識點
    圓錐曲線的考查要點直線與圓的內容主要考查兩部分:(1)以選擇題題型考查本章的基本概念和性質,此類題一般難度不大,但每年必考,考查內容主要有以下幾類:①與本章概念(傾斜角、斜率、夾角、距離、平行與垂直、線性規劃等)有關的問題;②對稱問題(包括關於點對稱,關於直線對稱)要熟記解法;③與圓的位置有關的問題,其常規方法是研究圓心到直線的距離。
  • 王總結數學:如何圓錐曲線的學習
    王總結數學提醒各位同學,圓錐曲線作為高中數學的重點內容,也是難點內容,需要大家著重對待。然而這一部分內容在高考中一直都讓很多學生「望而卻步」,龐大的運算量是導致學生失分的重要原因,那我們究竟應該如何學習圓錐曲線呢?王總結數學有以下建議:
  • 吳國平:巧學+方法=攻破直線與圓錐曲線綜合問題
    如直線與圓錐曲線的綜合問題就是高考數學常考的壓軸題類型之一,此類問題有一定的難度,在高考中大部分都是以難題、壓軸題的形式出現,考點主要涉及位置關係的判定、弦長問題、最值問題、軌跡問題、對稱問題等。同時直線與圓錐曲線的綜合問題更加考查一個學生數形結合、分類討論、函數與方程、等價轉化等數學思想方法掌握情況,這就要求我們具有一定的分析問題和解決問題的能力。
  • 美妙的切線方程- Y41.圓錐曲線的切線
    Y41.圓錐曲線的切線 一、簡介 難度【100】+ 圓錐曲線的切線是高考的中低頻考點。 二、知識準備 圓錐曲線基礎;斜率公式;點斜式;點差法 三、視頻課 指揮部: 0′00″—1′21″推導橢圓切線斜率
  • 計算機的發展簡史
    計算機的發展簡史 自1946年第一臺電子計算機問世以來,以計算機硬體的邏輯元器件為標誌,大致經歷了從電子管、電晶體、中小規模集成電路到超大規模集成電路等4個發展階段。 第一代計算機
  • 高考數學之圓錐曲線熱考點
    考點一 圓錐曲線中的定點問題【考情分析】以直線、圓、橢圓、雙曲線、拋物線為背景,通過巧妙設計和整合命題,常與一元二次方程、向量、斜率、距離等知識交匯考查.【規律方法】圓錐曲線中定點問題的兩種解法(1)引進參數法:引進動點的坐標或動線中係數為參數表示變化量,再研究變化的量與參數何時沒有關係,找到定點.
  • 衝刺2018年高考數學, 典型例題分析30:直線與圓錐曲線的綜合問題
    考點分析:直線與圓錐曲線的綜合問題;橢圓的標準方程.解題反思:圓錐曲線是高考的重點和難點,每年高考都有一道與圓錐曲線有關的解答題,其目的就是有效地考查學生的邏輯推理能力和運算求解能力,解決好圓錐曲線問題需要學生有相對紮實的數學基本思想方法和過關的計算功底。值得注意:圓錐曲線的幾何性質深刻地揭示了圓錐曲線的本質特徵,是圓錐曲線簡單幾何性質的進一步發展。
  • 高中數學選修(2-1)直線與圓錐曲線的位置關係
    直線與圓錐曲線的位置關係是高考中的重點和難點,多與數形結合,設而不求等方面結合,各位同學應引起足夠重視,以保證在這一方面考試的時候不丟分。考試大綱:理解數形結合思想,能通過直線與圓錐曲線(重點是與橢圓拋物線)的位置關係解答相應問題。
  • 好奇心激發的人類發展簡史
    好奇心是萬物與生俱來的天性好奇心是人類學習的內在動機和發展的本質動力。人類遷徙的歷史就是好奇心激發的歷史。好奇心激發人類走出非洲探索新世界人類生活藝術發展的歷史就是好奇心激發的歷史。從屈原的《天問》,到蘇東坡的《水調歌頭明月幾時有》,再到霍金的《時間簡史》。
  • 圓錐曲線與四心問題(內心、重心、垂心、外心)
    近幾年圓錐曲線 的命題風格看,既注重知識又注重能力,既突出圓錐曲線的本質特徵。而現在圓錐曲線中面積、弦長、最值等 幾乎 成為研究的常規問題。「四心」 問題進入圓錐曲線,讓我們更是耳目一新。 因此在高考數學複習中,通過讓學生研究三角形的「四心」與圓錐曲線的結合問題,快速提高學生的數學解題能力,增強學生的信心,備戰高考 .
  • 吳國平:都說高中數學難,但難於上青天是圓錐曲線
    如果說解析幾何是高中數學教學的重點內容之一,那麼核心部分就是圓錐曲線。圓錐曲線綜合問題一般被高考命題老師用來考查考生的分析處理信息的能力、劃歸與轉化能力、數形結合做題能力、解題計算能力等,同時檢驗學生對基礎知識的掌握情況與靈活運用能力。因此跟圓錐曲線有關的內容是每年高考的必考內容之一,如直線與圓錐曲線是高考數學重點考查內容。
  • 古希臘幾何的最高水平:阿波羅尼奧斯《圓錐曲線論》
    今天我們所學到的圓錐曲線各種各樣的性質不得不提及他的創立者,就是古希臘幾何最高水平的代表人物阿波羅尼奧斯,阿波羅尼奧斯,是古希臘數學家,與歐幾裡得,阿基米德齊名,他的著作《圓錐曲線論》是古希臘幾何的最高水平,它將圓錐曲線的性質網絡殆盡,幾乎使後人沒有插足的餘地。