- 数学之书
- (美)克利福德·皮寇弗
- 760字
- 2021-12-30 13:20:34
026 约公元前180年 蔓叶线
戴奥克利斯(Diocles,约公元前240—约公元前180)
这是一个外观和碗很接近的长途通信天线,这样的曲线造型让希腊数学家戴奥克利斯深深着迷,他在《论燃烧的镜面》探讨拋物线状的焦点,试图找出被照射的镜面如何能聚集出最大可能的热量。
心脏线(1637年),奈尔类立方拋物线的长度(1657年)及星形线(1674年)
蔓叶线是公元前约180年由希腊数学家戴奥克利斯所发现,当时他正试图利用该曲线的奇妙特性作出一个两倍体积的立方体。“倍立方体”表示某个较大立方体的体积恰为另一已知较小立方体的两倍,这也意味着一项历史悠久的著名挑战—较大立方体的边长必须是已知立方体边长的3 2倍。戴奥克利斯利用蔓叶线跟另一条直线的交点,在理论上成功克服了这个挑战,但是,这个方法并未严格遵守欧几里得订下只使用尺、规两种工具作图的原则。
蔓叶线的英文Cissoid取自希腊文的“象牙状外形”一词,其曲线图案只有一个歧点,并向 y 轴两端无限延伸,自歧点往外延伸的两条曲线会以渐进方式逼近同一条垂直线。如果我们画一个通过歧点的圆,并以该渐进线作为该圆切线时,则任何一条通过歧点(O点)并与蔓叶线交会于M点的直线,都会在渐进线上找到另一个交点B。此时,直线与圆交于C点,而 B 点与 C 点之间的长度将恒等于O点与M点之间的长度。如果用极坐标系统表示的话,蔓叶线的方程式可以写成r=2a(secθ-cosθ),用直角坐标系统表示的话,就是y2=x3/(2a-x)。蔓叶线另一个有趣的特点,是可以用两个大小一样,只以顶点交会的拋物线,并以滚动而非滑动的方式移动其中一个拋物线,此时只需逐一描绘该拋物线顶点的移动轨迹,就能画出一条蔓叶线。
戴奥克利斯对于被称为“圆锥曲线”的图形特别着迷,另外还在所著《论燃烧的镜面》(On Burning Mirrors)中探讨拋物线的焦点。戴奥克利斯进行这些研究工作的其中一个目的,就是设法找出能在阳光底下聚集最多热量的一种镜面。■