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有趣的数学——圆锥截面

 xfshok 2018-01-28

有趣的数学——圆锥截面

很多人百思不得其解,数学家们苦苦探究某个问题或概念,就仅仅是因为好奇或感兴趣。回顾古希腊的思想家, 我们发现,他们对概念和原理的深入研究并不是为了能立即付诸运用,而 是因为这些研究很有趣或富有挑战性,正如他们对圆锥截面的研究一样。

他们对这些曲线的兴趣,刚开始是想借助它们来解决三个古建筑难题——圆的平方、正方形扩大2倍及交角三等分。这些问题在当时并没有实际的利用价值,但是它们本身很有挑战性,可以启发数学思想。相反, 那些很有实际利用价值的数学原理却在很多年后才得到论证。圆锥截面是在公元前3世纪得出的,为17世纪的数学家们打下了坚实的基础,他们开始整理出与曲线相关的各种原理。比如,开普勒(Kepler)利用椭圆形来描述行星的轨迹,伽利略(Galileo)发现地球上的物体被抛起来后的运动轨迹与抛物线相符。

最下面图表明,一个平面与双圆锥相切后,可以得出圆、椭圆、抛物线和双曲线。

问题:一个平面如何与圆锥相切,才能得出一条直线、两条相交线或一个点呢?

有趣的数学——圆锥截面

宇宙中有很多物体都呈现出这样的曲线,我们很髙兴立刻就能想出来的例子是哈雷彗星。

1704年,爱德蒙·哈雷(Edmund Halley)根据手中的数据,计算了多颗彗星的轨道。他推定,1682年、1608年、1531年和1456年出现的彗星属于同一颗,它有着椭圆形轨道,每76年完成一次绕太阳运行。哈雷成功地预测了它会在1758年回来,于是这颗彗星就成为了赫赫有名的哈雷彗星。最近调査发现,早在公元前240年,中国人就将哈雷彗星记录下来了。

有趣的数学——圆锥截面
有趣的数学——圆锥截面

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