圓錐曲線的產(chǎn)生與發(fā)展

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學 來源: 高中學習網(wǎng)

  希臘著名學者梅內(nèi)克繆斯(公元前4世紀)企圖解決當時的著名難題“倍立方問題”(即用直尺和圓規(guī)把立方體體積擴大一倍)。他把直角三角形ABC的直角A的平分線AO作為軸。旋轉(zhuǎn)三角形ABC一周,得到曲面ABECE',如圖1。用垂直于AC的平面去截此曲面,可得到曲線EDE',梅內(nèi)克繆斯稱之為“直角圓錐曲線”。他想以此在理論上解決“倍立方問題。”未獲成功。而后,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(zhuǎn)三角形ABC一周,得到曲面CB'EBE',如圖2。用垂直于BC的平面去截此曲面,其切口為一曲線,稱之為“銳角圓錐曲線”;若以直角三角形ABC中的短直角邊AB為軸旋轉(zhuǎn)三角形ABC一周,可得到曲面BC'ECE'。如圖3。用垂直于BV的平面去截此曲面,其切口曲線EDE'稱為“鈍角圓錐曲線”。當時,希臘人對平面曲線還缺乏認識,上述三種曲線須以“圓錐曲面為媒介得到,因此,被稱為圓錐曲線的“雛形”。

   

  圖1

  圖2

  圖3

 

  經(jīng)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(shù)學家奧波羅尼奧斯(公元前三世紀后半葉)和歐幾里得(公元前300-前275)奧波羅尼奧斯在他的著作《圓錐曲線論》中,系統(tǒng)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(gòu)成,而且還對圓錐曲線的性質(zhì)進行了深入的研究,他發(fā)現(xiàn):(1)橢圓,雙曲線任一點M處的切線與、(、為兩定點,后人稱之為焦點)的夾角相等;(2)對于橢圓,(為常數(shù),且大于)。(3)對于雙曲線,(為常數(shù),且小于)。但是,阿波羅尼奧斯對拋物線沒有發(fā)現(xiàn)這類性質(zhì)。歐幾里得在他的巨著《幾何原本》里描述了圓錐曲線的共性 高中語文,并給出了圓錐曲線的統(tǒng)一定義,即:平面內(nèi)一點F和一定直線AB,從平面內(nèi)的動點M向AB引垂線,垂足為C,若|MF|:|MC|的值一定,則動點M的軌跡為圓錐曲線。只可惜對這一定理歐幾里得沒有給出證明。

  又經(jīng)過了500年,到了3世紀,希臘數(shù)學家帕普斯在他的著作《匯篇》中,才完善了歐幾里得的關(guān)于圓錐曲線的統(tǒng)一定義,并對這一定理進行了證明。他指出,平面內(nèi)一定點F和一定直線AB,從平面內(nèi)的動點M向AB引垂線,垂足為C,若|MF|:|MC|的值一定,則當|MF|:|MC|的比值小于1時,動點M的軌跡是橢圓,等于1時是拋物線,大于1時是雙曲線。至此,圓錐曲線的定義和性質(zhì)才比較完整地建立起來了。

   

   選自《中學生數(shù)學》2000年8月上


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