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自然哲学的数学原理,第五章引理17

 遇见数学 2021-09-03

前段时间我发了若干文章,介绍牛顿的《原理》关于尺规作圆锥曲线的命题。现在我将继续为大家分享其中的内容。需要提前说明的是,因为对于现代人来说,《原理》的表达方式非常难懂,我也不知道自己能给大家分享多少,只好弄懂一个命题就发一个命题。所以如果这个系列“中道崩殂”,那是一点也不奇怪的。另外因为自己水平有限,需要的前置知识又很多,我基本上就不给出论证过程了。

下面粗体字就是第一卷第五章引理 17(也是本章第一个命题)的内容。为了便于读者和原文对照,其中的字母一如原文,另以虚线标出圆锥曲线,释义是我的理解,其它文字在中文版原文基础上适当增减并调整语序而成。

如果由已知圆锥曲线上任一点 向其内接四边形 的四个边 以已知夹角作同样多的直线 ,每边对应一条直线,则由位于对边 上的矩形 与位于另二相对边 上的矩形 的比是给定的。

释义: 均为同一圆锥曲线上的点, 的夹角是给定的,则 是定值。

情形 1 三点共线, 三点共线,且 。(图中 的中点,也是 的中点,其余各点见图自明,下同)

可以先对圆的情况进行证明,然后根据射影几何得出结论。而牛顿在这里给出的依据是阿波罗尼奥斯《论圆锥曲线》第三卷命题 17、19、21、23。注意,圆锥曲线平行弦的中点在一条直线上。

情形 2 三点共线,且 三点共线。

,延长 ,作 。注意图中三角形 相似,所以 (其中 ,另外我这手头这个版本有一个笔误:把 写成了的 )。同理,。结合前面的情形 1 不难得出结论。

情形 3 各不平行但所成交角一定。

。因为三角形 的各个角都是一定的,所以  也都一定,所以 以及 一定。由前面的情形, 一定,所以, 一定。

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