欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

[翻译]锥线几何(Geometry of Conics)第一章:二次曲线的诸基本性质1.3(I)

2023-08-11 03:00 作者:瀰㴉夃  | 我要投稿

本文译自A. V. Akopyan, A. A. Zaslavsky, trans. Alex Martsinkovsky, Geometry of Conics, American Mathematical Society, 2007.
翻译:野吕侯奈因
仅供学习交流使用
译者按:
       本书在几何爱好者之间小有人气,但目前网上只能找到一些零散的翻译.鉴于目前通行的数学教学中对于二次曲线问题的处理方式过于单一,希望能借翻译本书的机会来推广一下二次曲线的射影几何视角.

1.3. 光学性质

       众所周知,当光线在镜面处反射时,其反射角会等于对应的入射角.这与所谓的费马原理(Fermat principle)有关,即光总会沿最短路径转播.接下来我们来证明这条路径的确是最短的.

       也就是说对于居于直线l同一侧的两点F_1F_2,我们需要找到l上一点P,使得PF_1F_2的距离之和最小.作出F_2关于l的对称点F'_2,容易验证,对于l上任意的点X,都有F_2X%3DF'_2X.于是我们只需找到找到l上一点P,使得PF_1F'_2的距离之和最小即可.显然,该最小值会在F_1F'_2l交点处取得.(图1.7)

图1.7

练习1. a)对于分居直线l两侧的点F_1F_2,试求l上一点P,使得PF_1F_2的距离之差的绝对值最大.

       b) 给出不重叠的两直线ll'以及不在两直线上的点F,试求试求l上一点P,使得PFl'的距离之差的绝对值最大.


解答. a)设F'_2F_2关于l的对称点.容易验证,对于l上任意的点X,都有F_2X%3DF'_2X.我们只需找到l上使得PF_1F'_2的距离之差的绝对值最大的位置即可.由三角不等式有%5Cvert%20F_1P-F'_2P%5Cvert%3CF_1F'_2,当且仅当F_1F'_2P三点共线时取得最大值.另外,由于F_2F'_2对称,会有F_1PF_2Pl所形成的两角相等.(图1.8)

图1.8

       b) 设F'F关于l的对称点.取FF'中到l'距离较小的一点.不妨设其为F,再设Fl'的距离为d,于是对于l上任意的P,其到l'的距离都不大于PF%2Bd,因此本题所求差值也就不会超过d了.而当P位于l'F的垂线上时其值取得d(图1.9).

图1.9

       我们同样能够注意到当a)中的直线F_1F'_2平行于l或是b)中的l'垂直于l时,都无法取得对应最小值(或者说在无穷远处取得).

[翻译]锥线几何(Geometry of Conics)第一章:二次曲线的诸基本性质1.3(I)的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律