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阿波罗尼奥斯问题

王朝百科·作者佚名  2009-11-14  
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初中数学之中,几何作图可算是一个有趣的课题。最有趣的是只可以用圆规和直尺,工具之简单而要绘划出不同要求的图像总是很伤脑筋,而其中作出三角形的内切圆或外接圆也可算是最惊人的结果了。有一天当参加一个研讨会时,有讲者提出一个说来简单的几何作图题:「作一圆与已知三个圆相切」。从字面意义,以至图像理解也是简单不过,真的要作图时,却总得不到要领。後来才知道这是有名的「阿波罗尼奥斯问题」(Apollonius' Problem)

阿波罗尼奥斯问题(Apollonius' Problem)是古希腊数学家阿波罗尼奥斯(Apolloniusof Perga)提出讨论的几何作图问题,载於他的著作《论接触》(Tangency)中,虽然原书经已失传,但学者帕波斯(Pappus of Aexandria)记载了他在《论接触》一书中所讨论的作图问题:设有3个图形,可以是点、直线或圆,求作一圆通过所给的点(如果3个图形中包含点的话)并与所给直线或圆相切。事实上,总共有10种可能情形,其中与已知3点相切者,便是外接圆;与已知3直线相切者,便是内切圆;而最著名的是已知3个圆相切,便是「阿波罗尼奥斯问题」。

据说阿波罗尼奥斯本人解决了这一问题,可惜结果没有流传下来。1600年,法国数学家韦达(Viète)在一篇论著中应用了两个圆相似中心的欧几里得解法,通过对每一种特殊情况的讨论,严格陈述了该问题的解。後来牛顿(Newton)、蒙日(Monge)、高斯(Gauss)等许多数学家都对这一问题进行过研究,得到多种解决方法。当中以法国数学家热尔岗(Gergonne)约於1813年给出的解法较完美及有代表性。他先画出各已知圆的等幂心与相似轴,然後确定与已知圆有关的极点,最後得到所求圆与已知圆的切点。如果不只限用尺规作图,则有更多种的解法,例如解析几何、反演变换等。

 
 
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