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刘瑞祥:圆锥曲线作图之暂时的终篇

已有 2045 次阅读 2021-5-6 16:11 |个人分类:数学|系统分类:科普集锦

  本文谈的是作圆锥曲线上的点,与给定的五条直线AB、BC、CD、DE、EA相切。方法如下(其中F是已知直线BC与ED的交点,G是已知直线AB与DC的交点):

5.jpg

  1.连接AF、BE、BD、GF;

  2.设以上各线段的中点分别为M、N、P、Q,连接MN、PQ并延长,交于点O;(O点是圆锥曲线的中心)

  3.作BC的平行线,与BC到O点的距离相等,分别交直线ED于K,交CD于L;

  4.连接CK、FL并延长,二者交于点R;

  5.连接RO并延长,交BC于点S,交KL于点T。

  S、T即为所求圆锥曲线与BC、KL的切点。(后略)

  牛顿的《原理》里还有一些作图题,不过我觉得没有必要写了。而前面我写过的这些作图,如果是用射影几何来研究,估计也能简化不少。我手头就有这样一本《直线作图》的电子版,里面专门提到利用帕斯卡定理和布里安香定理(书中译为巴斯加定理和白朗松定理,二者互为对偶,都是射影几何里重要的定理)作圆锥曲线上点的例子,包括给定五点、给定四线一点、给定五线这几种情况,而把其它情况作为练习。下面是该书封面和其中两个问题的做法,可以看出比牛顿的方法简化不少。

6.jpg

【苏】斯莫高尔茹夫斯基著,王联芳译,科学普及出版社1963年

7.jpg

已知圆锥曲线上的五个点ABCDE,求作更多的点。

1.连接AB、DE,二直线交于P点;

2.过P作任意直线l,与直线BC交于Q点,与直线CD交于R点;

3.连接AR、EQ,二直线交于F点。

点F即为所求。(显然,当直线l绕P点运动时,可以得到不同的F点)

8.jpg已知圆锥曲线上的五条切线abcde及其交点ABCDE,求作切点。

1.连接AD、BE,二直线交于K点;

2.直线CK、AE交于F点。

点F即为所求。(由此可以得到五个切点,按照上一问题可以得到更多的点)

  我写这个系列,原因无他,就是感觉自己以前的文章硬货太少,怕今后越来越流于空谈。所以下决心写点比较硬核的内容。这个系列就到这里为止了,今后如果还有可以分享的内容,再写也不迟。愿与读者共同进步。



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