【五術堪輿學苑】

標題: 【中華百科全書●科學●圓錐曲線】 [打印本頁]

作者: 楊籍富    時間: 2012-12-27 21:21
標題: 【中華百科全書●科學●圓錐曲線】

中華百科全書●科學●圓錐曲線

 

設一圓錐(Cone)直立如圖一,今取一平面與圓錐相截,所得截痕或為橢圓(Ellipse),或為拋物線(Parabola),或為雙曲線(Hyperbola),視所取平面傾斜的情況而定。

 

要描述這種曲線,第一步便是找出它的特徵性質,再求出其代數方程。

 

以橢圓的情況為例:設平面π與圓錐相截於橢圓C,取一球O1,切圓錐於圓C1,且切平面π於一點F,又取另一球O2,切圓錐於圓C2,且切平面π於另一點F',今設P為C上任一點,取過P的母線OP,分別交C1、C2於M、N,則:?

 

=定長K(不因P在C上位置而異)。

 

另一方面,注意PF與PM同為自P向球O1所作的切線,故:(方程式1)同理,(方程式2),所以(方程式3)=定長K這便是橢圓的特徵性質,也就是說,在平面上一個「橢圓」便是:到該平面上某給定兩點距離和為定長的點的軌跡。

 

利用這個特徵性質,容易算得:設所給兩點坐標為:F=(a,o)F'=(-a,o)則橢圓的方程式應為:(方程式4)其中,這方程稱為橢圓的標準方程。

 

與上述的情況相仿,可求得雙曲線的標準方程為:(方程式5)又拋物線的標準方程為:y2=4cx如果上述橢圓、雙曲線與拋物線等,是隨意的置放於坐標平面上,則它們的方程,便沒有那樣簡潔,可是它們都是二元二次方程式:Ax2 2Bxy Cy2 2Dx 2Ey F=0而我們知道:一、當B2-AC<0時,這方程代表橢圓(含點橢圓及虛橢圓)。

 

二、當B2-AC=0時,這方程代表拋物線(含平行兩直線,重合兩直線的特異情況)。

 

三、當B2-AC>0時,這方程代表雙曲線(含相交兩直線的特異情況)。

 

所以,也有人直接叫「圓錐曲線」(ConicSections)為「二次曲線」。

 

最早對圓錐曲線作較深入探討的,應推古希臘時期的傑出幾何學家Apollonius(西元前二六二~前一九○年)。

 

在他之前,AristaeustheElder、歐幾里得(Euclid),與阿基米德(Archimedes)都已作過一些研究,Apollonius則集其大成。

 

著圓錐曲線(ConicSections)。

 

有系統地探討圓錐曲線的各種性質。

 

他將三種主要的圓錐曲線分別命名為Ellipse、Parabola與Hyperbola是有數學意義的。

 

考慮正焦弦長l,設A為圓錐曲線C的頂點,AX為其對稱軸(長軸或貫軸),今設P為C上任一點,作PQ垂直於AX,在直線PQ上取一點S,使得:(方程式6)則當C為拋物線時,(方程式7),兩端「相等」(乃Parabole的原意),而當C分別為橢圓與雙曲線時,?

 

較之於l,按序有「虧」(Ellipsis)與「盈」(Hyperbole)的現象。

 

到西元十六世紀,笛卡爾(RenéDescartes,一五九六~一六五○)與費瑪(Fermat)建立解析幾何以後,圓錐曲線的幾何性質便能通過其方程式,化成代數問題來解決,古希臘人對圓錐曲線所做艱深複雜的工作,便也變得簡潔易明。

 

(黃武雄)

 

引用:http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=10383




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