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二次曲线“幂定理”的一个几何模型构建

2018-12-22赵临龙

福建中学数学 2018年8期
关键词:抛物线椭圆定理

赵临龙

两千多年前,欧几里得(Euclid,公元前330-275)的《几何原本》问世之后,很快取代了以前的几何教科书,欧几里得的《几何原本》原始用希腊文写成,后来被翻译成多种文字.1255年左右,坎帕努斯(Campanus of Novara,约13世纪初-1296)参考数种阿拉伯文本及早期的拉丁文文本,重新将《几何原本》译成拉丁文.1482年,《几何原本》正式以印刷本的形式在威尼斯出版,这是西方最早印刷的数学书.[1]《几何原本>第三篇的第35个和第36个命题,为著名的“圆幂定理”,[2]

在几何中,圆幂定理成为人们研究线段关系的重要定理,因此人们将圆幂定理引入到二次曲线中,探讨二次曲线“幂定理”的线段关系式,

阿波罗尼奥斯(Apollonius of Perga,约公元前262-190年)的《阿波罗尼奥斯圆锥曲线论》(共8卷),前4卷最早由叙利亚人希姆斯(Hilal ibn Abi HilalaIHimsi,卒于883或884)译成阿拉伯文,第5-7卷由塔比伊本库拉(Thabit ibn Qurra,约公元826-901年)从另外的版本译成阿拉伯文.1537年,第1-4卷的拉丁文译本由J.B.门努斯(Menus)在威尼斯出版;1661年,第5-7卷最早的拉丁译本的译者是A.埃凯伦西斯(Echellensis)及G. A.博雷利(Borelli),在佛罗伦萨出版,《阿波罗尼奥斯圆锥曲线论》(第3卷),命题17、命题23,分别讨论了椭圆和双曲线的相关的“幂定理”,[3]但没有涉及到抛物线幂定理,

命题1(中心二次曲线幂定理) 过平面上一个定点P,任作一直线与中心二次曲线r交于D,E两点,过r的中心0作平行于PD的直线交r于点PD,则PE·PD/OK2为定值(这里PD,PE表示有向线段的数量).

1891年,科克肖特(Cockshott)、沃尔特斯(Walters)著《圆锥曲线的几何性质》,给出抛物线的幂定理,[4]

命题2(无心二次曲线幂定理) 过平面上一个定点P,任作一直线与无心二次曲线r交于D,E两点,过r的焦点F作平行于PD的直线交椭圆于K1,K2,则PE·PD/k1k22为定值(这里PD,PE表示有向线段的数量).

因此,二次曲线统一的“幂定理”形式,引起人们的注意,但文献[5-10]基本上都是从代数形式,并没有从几何上给出统一“幂定理”形式,对于一般二次曲线统一的“幂定理”的几何模型还没有完全建立,对二次曲线“幂定理”的内在结构未能很好认识,使二次曲线幂定理的应用受到极大影响.

1 椭圆的幂定理

定理1(橢圆的幂定理)设点P为不在椭圆r(其中椭圆中心为点0)上的一点,过点P的直线PAB,PCD分别与椭圆相交于点A,B,C,D,EOF与GOH分别为椭圆r中平行于两直线PAB,PCD的直径,证明:|PA|·|PB|/|PC|·|PD|=|EF|2/|GH|2

2 双曲线的幂定理

定理2 (双曲线的幂定理)

3 抛物线的幂定理

定理3(抛物线的幂定理)

4 二次曲线幂定理的统一形式

定理4(二次曲线的幂定理)

参考文献

[1](希腊)欧几里得著,兰纪正,朱恩宽译.欧几里得一一几何原本[M].西安:陕西科学技术出版社,2003

[2]方亚斌.几何名题衍生高考题[J].中学数学杂志,2012 (3): 49-53

[3](英)阿波罗尼奥斯著,朱恩宽,张毓新,张新民等译.圆锥曲线论(1-4卷)[M].西安:陕西科学技术出版社,2007

[4](英)A.科克肖特,F·B·沃尔特斯著,蒋声译,圆锥曲线的几何性质[M].上海:上海教育出版社,2002

[5]申建春.从圆幂定理到圆锥曲线幂定理[J].中学数学,1989 (2):27

[6]朱连芳.圆幂定理在椭圆上的推广[J].辽宁大学学报(自),1994,21 (2):24-27

[7]陈波.从圆幂定理到圆锥曲线幂定理[J].数学教学,1996 (5):42-45

[8]吕子梁.圖幂定理在圆锥曲线中的推广应用[J].中学数学教学参考,1996 (12)(下):42

[9]李超英.圆幂定理在圆锥曲线上的推广[J].中学数学月刊,2005 (11):32-33

[10]郑观宝.圆锥曲线的“幂定理”[J].数学教学,1997 (6):36-37

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