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自然哲学的数学原理
1.9.3.1 命题XI 问题VI
命题XI 问题VI

一个物体在一椭圆上运行;需求趋向椭圆的一个焦点的向心力的定律。

令S为椭圆的一个焦点。引SP截椭圆的直径DK于E,又截纵标线Qv于x,再补足平行四边形QxPR。显然EP等于半长轴AC,如此是因为,由椭圆的另一焦点H作平行于EC自身的线HI,因CS,CH相等,ES,EI也相等,至此EP是PS,PI,亦即(因HI与PR平行,且角IPR与HPZ相等)PS,PH的和之半,它们连结起来等于整个轴2AC。向SP上落下垂线QT,称L为椭圆的主通径(13)(latus rectum principale)(或 ,则L×QR比L×Pv如同QR比Pv,亦即,如同PE或AC比PC;且L×Pv比GvP如同L比Gv;又GvP比Qvquad.如同PCquad.比CDquad.及(由引理VII系理2),Qvquad.比Qxquad.在Q和P重合时成为等量之比;再者Qxquad.或Qvquad.比QTquad.如同EPquad.比PFquad.,亦即,如同CAquad.比PFquad.,或者(由引理XII),如同CDquad.比CBquad.,并连结所有这些比,L×QR比QTquad.如同AC×L×PCq×CDq,或2CBq×PCq×CDq比PC×Gv×CDq×CBq,或如同2PC比Gv。然而点Q和P重合时2PC和Gv相等。所以与此成比例的L×QR和QTquad.相等。这些等量乘以 ,则L×SPq等于 。所以(由命题VI系理1和系理6)向心力与L×SPq成反比,亦即,按照距离SP的二次反比。此即所求

另解

由于趋向椭圆的中心的力,由它物体P能在那个椭圆上运行,如同(由命题X系理1)物体离椭圆的中心C的距离CP;引CE平行于椭圆的切线PR;且力,由它同一物体能环绕椭圆的另外任意点S运行,如果CE和PS交于E,如同(PEcub.)/(SPq)(由命题VII 系理3),这就是,如果点S为椭圆的一个焦点,且因此PE被给定,与PSq成反比。此即所求

这里可以一样简短地如问题五那样推至抛物线和双曲线。实在因为问题的重要性及在其后它们的应用,由证明证实另外的情形,当不会令人生厌。