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阿波罗尼斯

阿波罗尼斯(Apollonius of Perga,约公元前262~公元前190年),又译为阿波罗尼乌斯、阿波罗尼等,是古希腊数学家(与阿基米德欧几里得齐名的亚历山大前期的三大数学家)、天文学家,以“大几何学家”闻名。

阿波罗尼斯生于小亚细亚半岛西北部的城市佩尔加(Perga),该地区在他的一生中处于帕加蒙(Pergamum)的统治之下。他青年时代去亚历山大城,从欧几里得的门人那里学习数学,之后居住在居亚历山大城并和当地的大数学家合作研究。

阿波罗尼斯是第一个依据同一个(正的或斜的)圆锥的截面来研究圆锥曲线理论的人,也是第一个发现双曲线有两支的人。阿波罗尼斯著有《圆锥曲线论》(八卷)和《论切触》,在《圆锥曲线论》中,阿波罗尼斯对圆锥曲线的性质作了详尽的叙述,推广了门内马斯的方法,证明了三种圆锥曲线都可以用平面截同一个圆锥而获得;还给出抛物线、椭圆和双曲线等名称。

人物生平

年轻有为

阿波罗尼奥斯是佩尔格(Perga或Perge)地方的人,古代黑海地中海之间的地区,称为安纳托利亚(Anatolia,今属土耳其)。

阿波罗尼奥斯年轻时到亚历山大跟随欧几里得的后继者学习,那时是托勒密三世(Ptolemy Euergetes,公元前246—前221年在位)统治时期,到了托勒密四世(Ptolemy Philopator,公元前221—前205在位)时代,他在天文学研究方面已颇有名气。

圆锥曲线

后来他到过小亚细亚半岛西岸的帕加马(Pergamum)王国,那里有一个大图书馆、规模仅次于亚历山大图书馆。国王阿塔罗斯一世(Attalus ⅠSoter,公元前269—前197年,前241—197年在位)除崇尚武功外,还注重文化建设。阿波罗尼奥斯的《圆锥曲线论》从第4卷起都是呈递给阿塔罗斯的,后世学者认为就是这位国王。

在帕加马还认识了欧德莫斯(Eudemus),《圆锥曲线论》的前3卷是寄给他的。在这书的第2卷的前言中,阿波罗尼奥斯说他曾将这一卷通过他儿子交给欧德莫斯,并说如果见到菲洛尼底斯(Philonides)时,请欧德莫斯将书也给他一阅.菲洛尼底斯是阿波罗尼奥斯在以弗所(Ephesus)结识的几何学家,对圆锥曲线论颇感兴趣,阿波罗尼奥斯曾介绍过他和欧德莫斯认识。

黄金时代

第3卷没有留下前言,第4卷的前言是写给阿塔罗斯的,开头说这8卷著作的前3卷是交给欧德莫斯的,现在他已去世,我决定将其余各卷献给你,因为你渴望得到我的著作。由此可知阿波罗尼奥斯写此书是在晚年,至少是在儿子成年以后,又知道他到过以弗所,他的主要成就是建立了完美的圆锥曲线论,总结了前人在这方面的工作,再加上自己的研究成果,撰成《圆锥曲线论》(Conics)8大卷,将圆锥曲线的性质网罗尽。

阿波罗尼奥斯常和欧几里得阿基米德合称为亚历山大前期三大数学家,时间约当公元前300年到前200年,这是希腊数学的全盛时期或“黄金时代”。、

个人作品

数学

除了《圆锥曲线论》外,阿波罗尼奥斯还有好几种著作,为后世的学者(特别是帕波斯)所提及,列举如下:

1.《截取线段成定比》(On the cutting-off of a ratio);

2.《截取面积等于已知面积》(On the cutting-off of an 面积);

3.《论接触》(On contacts或Tangencies);

4.《平面轨迹》(Plane loci);

5.《倾斜》(Vergings或Inclinations);

6.《十二面体与二十面体对比》(Comparison of the dodecahedron with the 二十面体);

此外还有《无序无理量》(Unordered Irrationals)、《取火镜》(On the burning-mirror)、圆周率计算以及天文。

人物争议

不遵礼仪

阿波罗尼斯在写信给阿塔罗斯时直书其名,而没有在前面加上“国王”的称呼,这是违背当时的礼仪习惯的。可能有两种解释,一是他指的不是国王而是另一个同名的人,二是阿波罗尼奥斯相当放荡不羁,而这位君主却能礼贤下士,不拘小节。

主要成就

阿波罗尼斯圆

在平面上给定相异两点A、B,设P点在同一平面上且满足PA/PB=λ,当λ>0且λ≠1时,P点的轨迹是个圆,这个圆我们称作阿波罗尼斯圆。这个结论称作阿波罗尼斯轨迹定理。设M、N分别为线段AB按定比λ分割的内分点和外分点,则MN为阿波罗尼斯圆的直径,且MN=[2λ/(λ^2-1)]AB。

阿波罗尼斯定理

1、设三角形的三边和三中线分别为a、b、c、ma(a为下标,下同)、mb、mc,则有以下关系:

b^2+c^2=a^2/2+2ma^2;

c^2+a^2=b^2/2+2mb^2;

a^2+b^2=c^2/2+2mc^2。

定理可由斯特瓦尔特定理(Stewart theorem)证明。

2、椭圆两共轭直径的平方和等于长、短轴长的平方和;双曲线两共轭直径的平方差等于长、短轴长的平方差。

阿波罗尼斯问题

“用圆规和直尺作出与三个已知圆相切的圆”。这就是几何学中有名的作图问题,通常称它为阿波罗尼斯问题(简称AP)。这个问题可用反演方法来解决。已经证明:

1、若三个圆中的每个圆都在其它两个圆之外,则AP有8解;

2、若三个圆相切于一个公共点,则AP有无数解;

3、若一个圆处在另一个圆内部,则AP无解。

AP的特殊情况,即一个著名问题:作出与两条已知直线(相交或平行)相切并过已知点的圆。

人物轶事

阿波罗尼斯小故事

数学家阿波罗尼斯出生在当代文化的中心——Perga(古代小亚细亚半岛南岸地区),也就是位于今天的土耳其的位置。当他还是个少年时,阿波罗尼斯前去亚历山卓(埃及北部海港城市),并在欧几里得(西元前300年 Alexandria的数学家)门下求学,后来也在那边从事教书工作。唯一关于阿波罗尼斯生平的描述,我们可以在他的著作Conics的前言中被找到,在书中前言里,我们得知阿波罗尼斯有个儿子也叫做阿波罗尼斯。Conics共有八册,但在希腊文版本中只有前四册被保存下来,然而阿拉伯语版本的Conics的前七册均被保留了下来。

阿波罗尼斯亦是位利用数学方法研究相关天文学(即使用几何的模型去解释星球理论)的重要创始人,也是许多应用的发明人,例如他发明了hemicyclium,即一个表面上有着时刻线的圆锥形的日晷,这个日带给当时的计时工作有更大的精确度。

参考资料

Apollonius of Perga.britannica.2024-08-18