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自然哲学的数学原理
1.9.5.1 引理 XVII
引理 XVII

如果由给定的圆锥截线上的任意点P,以给定的角向内接于那条圆锥截线的任意不规则四边形ABCD的无限延长的四边AB,CD,AC和DB引相同数目的直线PQ,PR,PS和PT,一条直线对一边:则向两对边所引[的直线]的矩形PQ×PR,比向另两对边所引[的直线]的矩形PS×PT按照给定的比。

情形1 首先我们假设向对边所引的线与其余边中的某一边平行,设为PQ和PR平行于边AC,且PS和PT平行于边AB。再设上面对边中的两边,设为AC和BD,彼此平行。则直线,它平分那些平行的边,是圆锥截线的一条直径,它也平分RQ。设O为一点,在此处RQ被平分,PO是属于那条直径的纵标线。延长PO至K,使得OK等于PO,则OK是属于那条直径异侧的纵标线。由于点A,B,P和K在圆锥截线上,且PK以给定的角截AB,所以(由阿波罗尼奥斯的《圆锥截线》卷III,命题17,19,21和23)矩形PQK比AQB按照给定的比。但QK和PR相等,由于相等的线OK,OP以及OQ,OR的差相等,由此矩形PQK和PQ×PR也相等;所以矩形PQ×PR比矩形AQB,这就是比矩形PS×PT按照给定的比。此即所证

情形2 现在我们假设不规则四边形的对边AC和BD不平行。作Bd平行于AC,既交直线ST于t,又交圆锥截线于d。连结Cd截PQ于r,并作DM平行于PQ,截Cd于M且截AB于N。现在,由于三角形BTt,DBN相似,Bt或者PQ比Tt如同DN比NB。这样Rr比AQ或者PS如同DM比AN。所以,前项乘以前项且后项乘以后项,矩形PQ乘以Rr比矩形PS乘以Tt,如同矩形NDM比矩形ANB,且(由情形1)如同矩形PQ乘以Pr比矩形PS乘以Pt,又由分比,如同矩形PQ×PR比矩形PS×PT。此即所证

情形3 最后我们假设四条直线PQ,PR,PS,PT不与边AC,AB平行,而对它们有任意的倾角。代替它们,引Pq,Pr平行于AC;且Ps,Pt平行于AB;因为三角形PQq,PRr,PSs,PTt的角给定,PQ比Pq,PR比Pr,PS比Ps,和PT比Pt为给定的比;因此复合比PQ×PR比Pq×Pr,PS×PT比Ps×Pt [为给定的比]。但是,由前面的证明,Pq×Pr比Ps×Pt为给定的比;所以比PQ×PR比PS×PT [为给定的比]。此即所证