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

2023-08-11 16:19 作者:瀰㴉夃  | 我要投稿

练习3. 考虑一系列共焦的(confocal)二次曲线,即焦点都相同的二次曲线.求证其中的任意双曲线与任意椭圆之间夹角都为直角(曲线之间的夹角指两曲线交点处切线的夹角;见图1.13)

图1.13

解答. 设焦点都为F_1F_2的一椭圆与一双曲线的其中一个交点为P.那么该点上两曲线的切线分别为%5Cangle%20F_2PQ外角和内角的角分线.两线自然也就相互垂直.

定理1.2. 若弦PQ过椭圆的一焦点F_1RPQ处的两切线交点.则有R%5Ctriangle%20F_2PQ的旁切圆圆心,且P为该圆与边PQ的切点,其中F_2为椭圆另一焦点(图1.14).

图1.14

证明. 由光学性质,有PRQR%5Ctriangle%20F_2PQ的两外角角分线交点,即R%5Ctriangle%20F_2PQ的旁心.而%5Codot%20RPQ处的切点F'_1PQ以及F_2%5Ctriangle%20F_2PQ周长分为相等的两部分,即F'_1P%2BPF_2%3DF_2Q%2BQF'_1.又由F_1为其上唯一满足此关系的点,故F_1F'_1重合.%5Csquare

推论. 连接一焦点及过该焦点的弦两端处切线交点的直线垂直于该弦.

(译者注:其实就是图1.14中的RF_1%5Cbot%20PQ.另外,原文就这么拗口......)

       对于双曲线,定理1.2依然成立,只不过旁切圆会变为内切圆.

(译者注:这里注意切点要取在双曲线的同一支.虽然这个证明不难得到,但由于1.3(III)行文至此才400字出头,为避灌水之嫌还是来演示一下吧.

命题. 设内弦PQ过双曲线一焦点F_1,双曲线过PQ两点的切线交于点R,则有R%5Ctriangle%20F_2PQ的内切圆圆心,且F_1PQ与该圆的切点(图d).

图d

证明. 由光学性质,有R%5Ctriangle%20F_2PQ的两角角分线交点,即R%5Ctriangle%20F_2PQ的内心.而由内心性质,有QF_2-QF'_1%3DPF_2-PF'_1,其中F'_1%5Codot%20RPQ的切点.而F_1PQ上唯一满足此条件的点,故命题得证.)

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