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自然哲学的数学原理
1.9.4.6 命题XXI 问题XIII
命题XXI 问题XIII

对于给定的一个焦点画一条轨道,它通过给定的点并与位置给定的直线相切。

设焦点S,点P和切线TR被给定,需求另一焦点H。往切线上落下垂线ST,并延长它至Y,使得TY等于ST,则YH等于主轴。连结SP,HP,且SP是HP和主轴之间的差。按照这种方式,如果给定更多的切线TR,或更多的点P,总能找到由所说的点Y或P到焦点所引的同样数目的线YH或PH,它们或者等于轴,或者它们以给定的长度SP不同于轴;于是它们或者相等,或者有给定的差,且由此,由上面的引理,另外一个焦点H被给定。同时拥有了两个焦点和轴的长度(它或者为YH,或者,如果轨道为椭圆,为PH+SP;若不然,轨道为双曲线,为PH-SP)也就有了轨道。此即所求

解释

当轨道为双曲线时,在这个轨道的名下我没有包括相对的双曲线[分支]。因为物体在自己的持续运动时不可能迁移到相对的双曲线[分支]上。

在给定三个点的情形可如此便捷地求解。设B,C,D为给定的点。连结BC,CD,并延长至E,F,使得EB比EC如同SB比SC,且FC比FD如同SC比SD。在画出的EF及其延长上落下成直角的直线SG,BH,又在无限延长的GS上取GA比AS和Ga比aS如同HB比BS;则A为轨道的顶点,且Aa为其主轴:轨道,依照GA大于、等于、或者小于AS,而为椭圆,抛物线或者双曲线;点a在第一种情形与点A落在线GF的同一侧;在第二种情形它远离以至无穷;在第三种情形它落在线GF的另一侧。因为如果向GF上落下垂线CI,DK;则IC比HB如同EC比EB,这就是,如同SC比SB;又由更比,IC比SC如同HB比SB或者如同GA比SA。且由类似的论证可证KD比SD是按照相同的比。所以点B,C,D在关于焦点S如此画出的圆锥截线上,使得由焦点S到截线上每个点所引的直线比由相同的点落到直线GF上的垂线按照那个给定的比。

最杰出的几何学家拉伊尔,在他的《圆锥截线》卷VIII,命题XXV中给出此问题的解法,方法上与此没有大的差异。