帕斯卡定律,帕斯卡定律如何证明

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-06 17:03:29

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帕斯卡定律,帕斯卡定律如何证明(1)

布莱士·帕斯卡(1623-1662)

差不多与笛沙格同时,对射影几何作出重要贡献的是数学天才的帕斯卡。1623年,他出生在法国克勒芒,小时候虽体弱多病,却很早就显出非凡的数学才能。父亲不让小帕斯卡过早接触数学,怕过度紧张的思考损害他的健康,将所有的数学书籍都藏起来。

严格的禁令反而激发了小帕斯卡的好奇心,12岁时他问父亲:“几何学究竟是什么?”

父亲回答说:“几何学是一门提供正确作图,并找出各图形之间存在的关系的学科。”说完马上强调以后再不能谈论数学问题了。

然而帕斯卡听了父亲的谈话后,激动的心情不能自已。他自立定义,把欧氏几何中的线段叫“棒棒”,圆叫“圈圈”,整日迷恋着棒棒和圈圈组成的图形。当父亲知道他自行证明,独立地发现了三角形的内角和定理时,不禁惊喜交加,叹服他的几何才能,从此不再阻止他学习数学了,还送给他一部《几何原本》。

从14岁起,帕斯卡经常随父亲参加巴黎一群数学家的每周聚会(法国科学院就是从这发展起来的),耳濡目染,使帕斯卡在科学之路上迅速成长。1639年,当笛沙格构造的射影空间遭非议,受排斥时,只有帕斯卡为其新思想所吸引。他用笛沙格的射影观点研究圆锥曲线,得到许多令人欣喜的新发现。

1640年,16岁的帕斯卡发表了《试论圆锥曲线》的8页论文,文中包含了三条定义,三个引理和一些定理。其中一个定理被认为是射影几何上最重要的定理:“圆锥曲线的内接六边形,延长相对的边得到三个交点,这三点必共线”。该定理命名为帕斯卡定理,定理中的六边形叫做“神秘六边形”。据说帕斯卡从这个定理导出了400多条推论。帕斯卡定理向人们展示了射影几何深刻、优美的直观魅力,其宏伟壮观的气势令人惊叹!

作为笛卡儿的学生,在解析法风靡一时,同时代人都不愿意接受射影观点的潮流下,帕斯卡独树一帜,用纯几何的方法发现了神秘六边形,取得了自古希腊阿波罗尼斯以来研究圆锥曲线的最佳成果,为射影几何大厦奠定了基石。帕斯卡的精神难能可贵。据说笛卡儿读了他的著作后大为叹服,竟不相信是出自自己的学生,一位16岁少年之手。

知识卡片:帕斯卡定理

圆内接六边形的三双对边(所在直线)的交点共线。这条直线称为该六边形的帕斯卡线。因法国数学家帕斯卡发现而得名。

本定理可推广为:圆锥曲线内接六边形的三双对边(所在直线)的交点共线。

定理的证明(初等方法)

引理1:两圆交于A、B,分别过A、B的直线交两圆于C、D,E、F,则CE//DF。

证明:画图即证。

帕斯卡定律,帕斯卡定律如何证明(2)

引理2:两三角形的对应边都平行,则对应点的连线共点。

证法1 利用相似三角形,采用同一法证明。

证法2 直接应用笛沙格定理(平面上有两个三角形△ABC、△DEF,设它们的对应顶点(A和D、B和E、C和F)的连线交于一点,这时如果对应边或其延长线相交,则这三个交点共线。)

定理的正式证明:考察下图即得。

帕斯卡定律,帕斯卡定律如何证明(3)

评注:帕斯卡定理的证法有很多。还有,反演,射影变换,射影对应等证法。此法十分别致,而且十分的初等。

初等证明二:

帕斯卡定律,帕斯卡定律如何证明(4)

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