古希臘幾何的最高水平:阿波羅尼奧斯《圓錐曲線論》

2020-12-14 電子通信和數學

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。

阿波羅尼奧斯(Apollonius of perga 約公元前262~190年 )是小亞細亞珀爾加地方人,有關他生平的信息主要來自唯一的傳世之作《圓錐曲線論》各卷中作為前言的信件。他年輕時曾在亞歷山大跟隨歐幾裡得後繼者學習。阿波羅尼奧斯的貢獻涉及幾何學諸多領域及天文學。他最重要的數學成就,是在前人工作的基礎上創立了完美的圓錐曲線理論。《圓錐曲線論》就是這方面的系統總結,這部巨著對圓錐曲線的研究高度直至17世紀笛卡爾,帕斯卡出場前,始終無人能夠超越。《圓錐曲線論》八卷,前四卷是基礎部分,後四卷是拓廣的內容,其中八卷已失傳,共含487個命題。

以下摘錄第一卷中關於圓錐曲線的定義與主要性質。

卷1

1.從一點向與這點不在同一平面的圓周連直線,並且將這條線向兩端延長,如果這點保持固定,令直線繞圓周旋轉,最後回到出發位置,就描繪出了兩個對頂的面組成的曲面,當生成曲面的直線無限伸展時,曲面的兩支也無限延伸,我稱這曲面為圓錐曲面。

4.對於一平面上的任意曲線,從曲線上畫出一條直線,使之平分所有與這曲線相連且平行於某一直線的直線,我稱這條直線為直徑。

6.兩條作為直徑的直線中,如果每一條都平分與另一條相平行的直線,我稱它們為一條曲線或兩條曲線的共軛直徑。

8.我稱彼此平行的那些直線相交成直角的共軛直徑為一曲線或兩曲線的共軛軸。

關於切線和直徑的一些結果:

卷I:命題46

設有一拋物線,其直徑是直線ABD,而直線AC與這截線相切,過切點C作直線HCM平行於直徑AD,在這截線上任取一點L,設LNFE平行於AC.

我斷言 LN=NF

卷I:命題46

設有雙曲線,其直徑為直線AB,中心為C,又設直線LK與截線A相切,連接直線LG並延長,在截線B上任取一點N,過N作直線NG平行於直線LK.

我斷言:NO=OG

卷I:命題15

設有一橢圓,其直徑是線段AB,平分AB於點C,過C在縱坐標方向上做DCE並在兩個方向上延長到橢圓,又從點D作線段DF垂直於DE,並使其滿足DE:AB=AB:DF,又在橢圓上取某一點G,過G作直線GH平行於AB(交DE於H),過H作直線HL平行於DF,再過F及L作直線FK和LM平行於HD。

我斷言線段GH上正方形等於寬為DH,長為DM的矩形

怎麼做出直徑,中心和切線

卷II:命題45

已知橢圓和拋物線,找出其中心

卷II:命題50

已知一圓錐曲線,作一切線與其軸在這截線的同一側交一角等於已知的銳角。

卷III:命題50

設有一圓錐截線AB,AC,和CB是切線,連接AB,作直線CDEF穿過截線

我斷言:CF:CD=EF:ED

述沒有附上阿波羅尼奧斯的證明,因所有證明都是純幾何形式,非常複雜繁瑣,也因此顯示了阿波羅尼奧斯高超的幾何才能。

偉大的天才科學家牛頓的劃時代巨著《自然哲學之數學原理》也是純幾何命題形式的證明,其中運用的數學知識就是阿波羅尼奧斯的《圓錐曲線論》和歐幾裡得的《幾何原本》。

相關焦點

  • 「數學成就」圓錐曲線的起源—阿波羅尼奧斯
    圓錐曲線的起源2000多年前,古希臘數學家最先開始研究圓錐曲線,數學家阿波羅尼奧斯採用平面切割圓錐的方法來研究這幾種曲線事實上,阿波羅尼奧斯在其著作中使用純幾何方法已經取得了今天高中數學中關於圓錐曲線的全部性質和結果。
  • 小瓜瓜陪你聊數學 第7集 《圓錐曲線代言人——阿波羅尼奧斯》
    前面我們分兩集聊了偉大的阿基米德,這一集我們再聊聊他和歐幾裡得的後繼者,圓錐曲線研究的先驅——阿波羅尼奧斯。這位古希臘先賢的名字也太拗口,我們姑且稱他為阿波好了。阿波同學與前面我們聊過的歐幾裡得和阿基米德,代表了古希臘數學的黃金時代,並稱為古希臘數學三傑,足見他的歷史地位。阿波最有名的是他八卷本的巨著《圓錐曲線論》,被稱為古希臘幾何的最高成就。
  • 這位大神他創立了解析幾何
    從古希臘典籍出發建立解析幾何基本概念大約在1629年,費馬準備用自己畢生所學來重寫古希臘著名數學家阿波羅尼奧斯(Apollonius of Perga)已經失傳的《平面軌跡》一書。阿波羅尼奧斯(Apollonius of Perga)說到這個名字很拗口的阿波羅尼奧斯,他可不是一般人,他曾經寫過一部幾何學巨著《圓錐曲線論》,大約成書於公元前3世紀。
  • 幾何中的聖經:對《幾何原本》解讀
    古希臘是西方文明的發源地,文學,科技,藝術都是從古希臘開始的。古希臘不僅誕生了像蘇格拉底,柏拉圖,亞里斯多德這樣的哲學巨匠,也誕生了歐幾裡得,阿波羅尼奧斯,阿基米德這樣的數學大家。他們的著作對人類的文明和科學進步起到了推動作用,影響深遠。
  • 圓錐曲線發展簡史
    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。
  • 解析幾何的真正發明權,除了笛卡爾還有他,業餘數學之王——費馬
    解析幾何的誕生是變量數學的第一個裡程碑,它是人類首次將幾何圖形和代數式聯繫在一起,人們不但獲得了簡便的證明方法,還意識到數學的每個分支都是想通的。解析幾何的誕生促使數學家們把目光轉向變量和函數,為微積分的創立搭建了舞臺。
  • [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275)奧波羅尼奧斯在他的著作《圓錐曲線論》中,系統地闡述了圓錐曲面的定義,利用圓錐曲面生成圓錐曲線的方法與構成,而且還對圓錐曲線的性質進行了深入的研究,他發現:(1)橢圓,雙曲線任一點
  • 極富創造性的17世紀,突破古希臘傳統,進入新數學領域
    這些各學科的新課題,已經不能通過古希臘以來的初等數學得到解決。自然科學的發展使數學進入了一個極富創造性的時代,湧現出許多嶄新的數學領域。其著作《圓曲線論稿》更是奠定了射影幾何的堅實基礎。對射影幾何做出貢獻的重要人物還有帕斯卡,他用投影法來研究圓錐曲線,在1640年寫出著名論文《圓錐曲線論》,這是自阿波羅尼奧斯以來圓錐曲線論的最大進步。但直到18世紀末,德扎格和帕斯卡的工作才被人們認識到是幾何學一個新分支的開端,到19世紀這個分支被稱為射影幾何學。
  • 圓錐曲線簡史
    為了從根本上了解掌握圓錐曲線,有必要對其歷史的來龍去脈進行一下梳理。阿波羅尼說到圓錐曲線的起源,就必須要說古希臘的數學研究。2000多年前,古希臘數學家就開始研究圓錐曲線了,並取得了很多成就。其中,最耀眼的要數阿波羅尼和他的著作《圓錐曲線》了。古希臘數學家阿波羅尼採用平面切割圓錐的方法來研究這幾種曲線。
  • 「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。
  • 學會這些,圓錐曲線不丟分
    兩千多年前,古希臘數學家最先開始研究圓錐曲線,並獲得了大量的成果。古希臘數學家阿波羅尼採用平面切割圓錐的方法來研究這幾種曲線。事實上,阿波羅尼在其著作中使用純幾何方法已經取得了今天高中數學中關於圓錐曲線的全部性質和結果。圓錐曲線包括圓,橢圓,雙曲線,拋物線。其統一定義:到定點的距離與到定直線的距離的比e是常數的點的軌跡叫做圓錐曲線。當e>1時為雙曲線,當e=1時為拋物線,當e<1時為橢圓。
  • 高考數學衝擊145+系列解析幾何圓錐曲線壓軸題,供學霸學習使用
    解析幾何圓錐曲線在高考中的重要作用大家都很清楚,基本上都是壓軸題,考查重點是圓錐曲線的基本性質與計算能力、數形結合能力、化歸思想,經常與平面向量及平面幾何相結合。(3)掌握根據直線與圓錐曲線的位置關係求弦長或面積的方法.(4)會解決直線與圓錐曲線相交產生的與弦有關的問題及最值問題.預測2020年命題熱點:(1)根據圓錐曲線的性質求圓錐曲線的標準方程、離心率或離心率的範圍.
  • 笛卡爾做了一件事,讓他成為了「解析幾何」的創始人
    雖然古希臘、阿拉伯就已經出現了曲線的方程、坐標(如經緯度)等概念,但是「解析幾何」被認為是屬於17世紀的。主要原因還是:1.古希臘數學家雖從曲線得到了方程,但是這樣的方程是只隸屬於幾何、是靜態的、個別的,而且方程被作為曲線的一種性質,而並沒有通過方程去研究曲線,再有,他們的內容基本都以文字的形式呈現,符號等代數工具的確實也讓他們不能達到更好的高度。