圆锥曲线的发展历史

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Y M
O
Y
2
[5,+∞) ∪(- ∞ ,
2 5]
π
2
π
X Q 4 X
-2
-1
O
P
-3
y2 =1 的右焦点为F, 9 16 点A(9 , 2)不在双曲线上,在这个曲线上
x2 已知双曲线
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求一点M,使 MA + 3 MF 最小,并 5 求出这个最小值。
Y
d
M
M
2
A(9,2)
-5
-3
O
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费马是法国数学家,1601 年8 月出生于生活在富裕舒 适的环境中.费马小时候受教于他的叔叔皮埃尔,受 到了良好的启蒙教育,培养了他广泛的兴趣和爱好, 对他的性格也产生了重要的影响.直到14 岁时,费马 才入博蒙¢德¢洛马涅公学,毕业后先后在奥尔良大 学和图卢兹大学学习法律在数学上,《数学论集》是 费马去世后由其长子将其笔记、批注及书信整理成书 而出版的.我们现在早就认识到时间性对于科学的重 要,即使在17 世纪,这个问题也是突出的.费马的数 学研究成果不及时发表,得不到传播和发展,并不完 全是个人的名誉损失,而是影响了那个时代数学前进 的步伐
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1629年以前,费马便着手重写公元前三世纪古希腊 几何学家阿波罗尼奥斯(与欧几里得、阿基米德齐 名的古希腊数学家,他的著作《圆锥曲线论》是古 代世界光辉的科学成果)失传的《平面轨迹》一书。 他用代数方法对阿波罗尼奥斯关于轨迹的一些失传 的证明作了补充,对古希腊几何学,尤其是阿波罗 尼奥斯圆锥曲线论(苏注:圆锥曲线包括椭圆、双 曲线和抛物线。对于圆锥曲线,后文需用它说明一 个问题,到那时,我再对它作出较详细的解释)进 行了总结和整理,对曲线作了一般研究。并于1630 年用拉丁文撰写了仅有八页的论文《平面与立体轨 迹引论》(苏注:即研究“点”在平面和立体空间 中运动划出的“轨迹”,主要指直线和各种曲线。 费尔马又是用代数方法研究的,所以与笛卡尔的类 似。笛卡尔坐标中实际也是将直线和曲线看成点的 运动轨迹的,所以又叫“变数”。——“点的坐标” 有规律地变化,就“跑”出了一条抛物线或双曲 线……)。
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圆锥曲线的历史
26 在阿波罗尼的《圆锥曲线》问世后的13个世纪里,整个数
学界对圆锥曲线的研究一直没有什么新进展。 11世纪,阿拉伯数学家曾利用圆锥曲线来解三次代数方程, 12世纪起,圆锥曲线经阿拉伯传入欧洲,但当时对圆锥曲 线的研究仍然没有突破。 直到16世纪,有两年事促使了人们对圆锥曲线作进一步研 究。
解析几何的先驱
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笛卡儿(René· Descartes)(1596-1650) 法国科学家、哲学家, 数学家,1596年3 月13日,生于法国西部的希列塔尼半岛 上的图朗城,3天后,母亲去世,从小 便失去母亲的笛卡儿一直体弱多病。 1649年10月,勒内.笛卡儿应瑞典女王 克里斯蒂娜的邀请来 到瑞典首都斯德哥 尔摩,为这位19岁的姑娘讲授哲学和数 学,很遗憾由于笛卡儿对女王的生活习 惯不适应,加上严寒冬天的威胁,这位 伟大的数学家、物理学家和哲学家病倒 了。1650年2月11日,这位科学巨人与 世长辞了。
圆锥曲线与天文学
公元150年左右,天文学家托勒密(Claudius
Ptolemy) 对这体系进行了修改,引进更多的圆,当一个圆在旋转的 同时,圆心也在绕另外一个圆周运动,这个数学模型延续 了1000多年
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圆锥曲线与天文学
16世纪,天文学家哥白尼提出了新的天体模型:日心说.
“几何意义” 观察形的变 化得出结论

从点P(m , 3)向圆引切线,则切线长最小值 (x+2)2 + (y+2) 2 =1 为--------。 2 6
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P
PY 3
P
-2
O
X
A
-2
直线l 过点M(-1 , 2)且与以P(-2 , -3)、Q(4,0)为端 点的线 2012/12/10 段相交,则l 斜率的取值范围是------------。
5
3 F 9
X
-2
已知x,y满足条件
求y-3x的最值。
y-3x最大值为: 13
y-3x最小值 为:-13 -4
x2
16 Y
+
=1 , 25
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y2
5
O
4
X
-5
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圆锥曲线的历史
25 两千多年前,古希腊数学家最先开始研究圆锥曲线,并获
得了大量的成果。 古希腊数学家阿波罗尼(Apollonius)(约公元前262-前 190)采用平面切割圆锥的方法来研究这几种曲线。著有 《圆锥曲线》一书,全书共八卷,含487个命题,古希腊 几何的登峰造极之作. 用垂直于锥轴的平面去截圆锥,得到的是圆;把平面渐渐 倾斜,得到椭圆;当平面倾斜到“和且仅和”圆锥的一条母 线平行时,得到抛物线;当平面再倾斜一些就可以得到双 曲线。 阿波罗尼在其著作中使用纯几何方法已经取得了今天高中 数学中关于圆锥曲线的全部性质和结果。
圆锥曲线与天文学
怎样由万有引力定律推到出开普勒第三定律?
向心力,其中m是物体质量,v是速度,r是圆周长 假设
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圆锥曲线与天文学
34 数学之用有时需要等待漫长的时间,圆锥曲线
的历史为此提供了一个极为典型的例证.
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35 1579年蒙蒂(Guidobaldo
柏拉图学园中的成员。曾为Cyzicus的学校校长,担任几何学 教师,著名于一时。他是系统地研究圆锥曲线的第一个人,建 立最早圆锥取线的概念,并分为三类来研究它,所以后来的学 者称为梅内克缪斯(Menaechmus)三曲线。
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梅内克缪斯从西波克拉解决倍立方问题的研究中受到启
发。他取三种圆锥(即直角、锐角和钝角的圆锥),用 垂直于锥面一母线的平面截每种锥面,分别得到了拋物 线、椭圆和双曲线的一支。
通过对数据的整理而获得的,是否有更一般的
定理? 1684年8月,哈雷访问牛顿,哈雷问:如果太 阳的引力与行星离太阳距离的平方成反比,行 星运行的曲线会是什么样的呢?牛顿马上回答: 会是一个椭圆 两年后,《自然哲学的数学原理》,其核心是 牛顿三大运动定律及万有引力定律
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圆锥曲线
1 新泰一中 2013.12.2
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圆锥曲线的形成Байду номын сангаас
2 用一个平面截圆锥面所得的曲线形成圆锥曲线
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圆锥曲线的第一个人
梅内克缪斯(Menaechmus)
约公元前380-前320,古希腊时代
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他是古希腊数学家,为欧多克索斯(Eudoxus)的学生,又是

德国天文学家开普勒(Kepler,1571~1630)继承了哥白尼 的日心说,揭示出行星按椭圆轨道环绕太阳运行的事实; 意大利物理学家伽利略(Galileo,1564~1642)得出物体斜 抛运动的轨道是抛物线。人们发现圆锥曲线不仅是依附在圆 锥面上的静态曲线,而且是自然界物体运动的普遍形式。
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笛卡儿对韦达所采用的符号作 了改进,他用字母表中开头几 个字母a;b;c 等表示己知数,而 用末尾几个字母x;y; z 等表示未 知数,这种表示法一直沿用至 今.他还考虑过高次抛物线(yn = px; n > 2),并且给出了作摆 线切线的相当精巧的方法.笛 卡儿认为科学的本质是数学.
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费马一生从未受过专门的数学教育, 数学研究也不过是业余之爱好.然而, 在17 世纪的法国还找不到哪位数学家 可以与之匹敌:他是解析几何的发明 者之一;对于微积分诞生的贡献仅次 于牛顿、莱布尼茨,概率论的主要创 始人,以及独承17 世纪数论天地的 人.此外,费马对物理学也有重要贡 献.一代数学大才费马堪称是17 世纪 法国最伟大的数学家.
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圆锥曲线与天文学
天文从圆开始 地心说的起源很早,最初由古希腊学者欧多克斯提出,经
亚里士多德完善

以地球为中心,以太阳、月亮及其他星球的圆形轨迹为边际 的球体式宇宙体系
这种模型经常出现与实际观察数据不符 中国古代的盖天说与浑天说都是地心说。 27
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把数量关系的研究转化为图形性质的研究,或
者把图形性质的研究转化为数量关系的研究, 这种解决问题过程中“数”与“形”相互转化 的研究策略,就是数形结合的思想。数形结合 思想就是要使抽象的数学语言与直观的图形结 合起来,使抽象思维与形象思维结合起来.
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数形结合思想:数(式)
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圆锥曲线与天文学
1. 2. 3.
开普勒三定律 行星的轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上. 太阳与行星的连线在相等时间内扫过相等的面积. 行星在轨道上运行一周所需时间的平方与轨道主轴的立 方成正比
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圆锥曲线与天文学
32 开普勒被誉为“天空的立法者”。
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笛卡儿他是以下列身份的结合来研 究数学的,作为哲学家、作为自然 界的探索者、作为一个关心科学用 途的人.他的基本思想是要建立起 一种普通的数学,使算术,代数和 几何统一起来.他曾说:“我决心 放弃那些仅仅是抽象的几何,这就 是说,不再去考虑那些仅仅是用来 练习思维的问题.我这样做,是为 了研究另一种几何,即目的在于解 释自然现象的几何.
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著作:《几何学》.笛卡《几 何学》所阐述的思想,被弥尔 称作“精密科学进步中最伟大 的一步”
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笛卡儿的理论以两个观念为基 础:坐标观念和利用坐标方法 把带有两个未知数的任意代数 方程看成平面上的一条曲线.
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第三部分涉及高于二次方程的解法,指 出了,方程可能有和它的次数一样多的 根,还提出了著名的笛卡儿符号法 则.指出了多项式方程:f (x) = 0 的正根 的最多数目等于系数变化的次数,而负 根的最多数目等于两个正号和两个负号 连续出现的次数.在他的《几何学》中 第一次出现变量与函数的思想.笛卡儿 所谓的变量,是指具有变化长度而不变 方向的线段,还指连续经过坐标轴上所 有点的数字变量,正是变量的这两种形 式使笛卡儿试图创造一种几何与代数互 相渗透的科学.笛卡儿的功绩是把数学 中两个研究对象“形” 与“数” 统一起 来,并在数学中引入“变量”,完成了 数学史上一项划时代的变革
费马在研究阿波罗尼奥斯著作时发 现,如果通过坐标系把代数用于几 何,轨迹的研究就易于进行,他定 义了以下曲线:直线方程为:b=d =(a¡ x)=y;椭圆方程为: a2¡ x2=ky2;双曲线方程为:xy =k2;a2 +x2 = ky2;抛物线方程为: x2 = ay; y2 = ax.后来又写了一 篇短文《平面与立体轨迹引论》 (1679 年表),提出了一个很重要 的命题:两个未知量决定一个方程 式,对应着一条轨迹可以描绘一条 直线或曲线.1643 年他又在一封 信中描述了三维解析几何的思想.
以太阳为中心,通过这一改变,可以把复杂的圆周的总数 从77个减少到31个,当仍然用圆作为天体运行的轨迹模 型,其计算结果并不完全符合观测到的事实.
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30 1600年,天才观察家第谷邀请开普勒(Kepler)
称为他的助手 两人经常争吵,同时多次和解,共事18个月, 第谷去世,开普勒接受了第谷一生所有的观测 数据 开普勒凭借其过人的数学才能与坚忍不拔的毅 力,经过多年的艰苦探索后,提出了影响巨大 的三个定律
del Monte,1545~1607)椭圆定义为:到两个焦 点距离之和为定长的动点的轨迹。从而改变了 过去对圆锥曲线的定义。不过,这对圆锥曲线 性质的研究推进并不大,也没有提出更多新的 定理或新的证明方法。
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梅内克缪斯曾当过当时亚历山大大帝的老师,
亚历山大问梅内克缪斯,是否可以专门为他把 几何搞得简单一些。梅内克谬斯则回答说:"在 大王的国家里有老百姓走的小路,也有国王您 走的大道,然而在几何里却只有一条道路。"这 个广为流传的故事出自古希腊晚期作家斯托比 亚斯的著作之中。
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