别以点x,y和z为中心画出三个线束,而且 线束y?线束x?线束z。
????所以,线束y? 线束z。
这两个线束对应直线的交点c?y和b?z的交点就是三点形的顶点a。
如果线束y和线束z的公共直线y?z自对应,必须c?,y,z,b? 共线,但x 在b??c? 上,于是x,y和z共线 ,这与x,y,z不共线的假设矛盾。所以射线的线束y与线束z不透视,由斯丹纳定理,点a的轨迹是圆锥曲线,如图26。
4.4 已知圆锥曲线上四个点和其中一个点上的切线,求作另一个点上的切线。 解:设a,b,c,d是圆锥曲线上的四个点,a是点b上的切线。 当圆锥曲线内接六点形的一条边上的两个顶点重合时,该边成为一条切线,此时巴斯加定理仍然正确。现在把b 和d 分别看做重合的两个项点,编号:a(1) ,b(2,3),c(4),d(5,6)。 作 12?45?(a?b)(c?d)?a0,34?61?(b?c)?(d?a)?c0,a?(a0?c0)?b0, 连结b0?d,则直线b0?d就是d点上的切线。如图27 。 4.5 证明巴普斯定理是关于退化的点圆锥曲线的巴斯加定理。
解:巴普斯定理:我们把两天直线?和??看做退化的点圆锥曲线,a,b,c 就是六点形123456三对对边的交点,由巴斯加定理,这三点共线。如图 28 4.6 试述关于退化的线圆锥曲线的布利安桑定理。
答:若通过点x和x?各有三条直线1,3,5 和 2,4,6,每一条直线都不同于x?x?,则三条直线??12?45,??23?56,??34?61共点。
把两线束x 和x?看作退化的线圆锥曲线,而123456是它的外切六线形,?,?和?是这六线形三对对顶点的连线,由布利安桑定理,?、?、? 共点b。如图 29
4.7 如果一个六点形H1内接于圆锥曲线C,而H2 是C的外接六线形,H2的边是H1的顶点上关于圆锥曲线C的切线,则H1的巴斯加线是H2的布利安桑点的极线。
证明:设六点H1 的顶点a1,a2,a3,a4,a5,a6,H2, 的边是a1,a2,a3,a4,
a5,a6,而?i是C在ai的切线,即C的极线,由配极原则a1?a2的极点是?1??2,a3?a4的极点是?3??4,于是点a?(a1?a2)?(a4?a5)的极线是??(?1??2)?(?4??5),同理,
b?(a2?a3)? (a5?a6)
和c?(a3?a4)?(a6?a1)的极线??(?2??3)?(?5??6)和??(?3??4)?(?6??1),由巴斯加定理,a,b,c 共线号,那么? 的极点应在a,b,c 的极线?,?,? 上,即这三条极线的公共点,而?,?,? 的公共点是布利安桑点P , 所以巴斯加线?的极点是布利安桑点。
5.1 已知平面到它自身的配极变换?:
?12?1??11?1???????x?201和平面?的直射变换?:?x??x012试求直射?对?的配
??????113??201?????极变换?诱导出来的平面?到它自身的配极变换??????。
?1?1?13???3?2? 解:??1:??x?x??4??221????14?2???2? ?的线坐标方程为:???????13?3?21????????1??:
?1?13??12?1??14?2??????????x??43?2201?132??????
??221???113??3?21????????12?1525???就是 ????x??1580?19?
?25?19?1????91035????x?????10133??
?353?15??? 5.2 设平面上有两个圆锥曲线C 和C?:
22?2?x2?2?x3?2?0 试求平面?的一个直射?,使C??C?。 C:x12?x2?x3?0 C?:x1解:在C上取点a?(1,0,1),b?(1,0,?1),c?(1,1,0) 在C?上取点a??(1,0,?1),b??(2,1,0),c??(1,1,0)
在C上作a和b上的切线:??(1,0,?1)和??(1,0,1),再作C?上在a? 和b?上的切线:
???(1,0,1)和???(1,?2,0),d?????(0,1,0),d????????(2,1,?2)
由a,b,c,d?a?,b?,c?,d?确定直射变换?:
?31?1???x??x??212??就是所求的直射。
??1?1?1???z 和三条不共点的直线?, 5.3 已知桑格不共线的点x,?,? 试作一个三点形abc,y,
使它的顶点依次在直线?,?,?上,三边b?c,c?a,a?b依次通过点xy,z。 解:设a?是?上三点形abc的顶点a的任意一个位置,因a??b?通过点z,所以顶点b的一个位置b?应是a??z与?的交点;同理,顶点c的一个位置c?应是b??x与?的交点;令
c??y交直线?于a??,当且仅当a??a?时,三点形a?b?c?才满足条件。按照这个作法,当
顶点a在直线?上移动时,可得点列?(a?),顶点b则在?上画出点列?(b?);顶点c在?上画出点列?(c?);c??y与?的交点a??画出点列?(a??)
)?(a?)??(b?)??c(??)?a(?????ZXv ∴?(a?)??(a??) 因此,当a??a? 时,a?是两个同底?的射影点列?(a?)和?(a??)的二重点,于是只要能作
出这个二重点,便能作出满足条件的三点形,由此的作法如下:如图31
?,a1??z交?于b1?,b1??x交?于c1?,c1??y交?于a1??。同样的方 1.在?上任取一点a1?,a3?作出a2??,a3??;使a1??a1??,a2??a2??,a3??a3??,这三对对应点法在?上取的点a2?,a2?,a3?……)??(a1??,a2??,a3??……) 完全确定直线?到它自身上的射影对应?:?(a1 2.利用§5.3 例2 的方法,作?的二重点。
讨论:因为直线到它自身上的射影变换?可能有两个二重点;一个重点或者没有二重点三中情况,所以,本体可能有二解,一解或无解。
5.4 已知圆锥曲线C和C上的一个对合?由两对彼此对应的点对a,a?和b,b?所确定。求作C上对合?的透视轴和中心
作法: 1.作点u?(a?b?)?(a??b),v?(a?b)?(a??b?) 2.作直线??u?v,则?在c上?的透视轴
3.作点W?(a?a?)?(b?b?),则W是?的极点,所以,W是?的透视中心。图32
5.5 条件同(5.4) 题,求作C上另一个已知点d的对应点。
作法:1.如前题所做透视轴?。2. 作点d0?(a?d)??,再作d0?a?交C于点d?,则d?就是所求的点。图 33
5.6 设a,a?和b,b?是圆锥曲线上对合的两对对应点,m和n是两个二重点,那么m与
n,a与b,a?与b?是另一对合的三对对应点。
证明:在圆锥曲线C上任取一点x,x与三对已知点均不同,设x?m??,x?n??,
x?a??,x?a????,x?b??,x?b????,则
R??,?;?,???=R??,?;?,???=-1
因而R??,?;?,???=R??,?;?,??? 所以C?m,n;a,a???C?n,m;b,b??
这个对应里,m和n彼此对应,因而是一个对合,它的另两对对应点是a与b,a?与b?。
6.1 试求通过点r=(1,2,1),s=(-1,2,1),t=(2,0,1)而与直线?:x2?3x3?0相切与点a=(0,3,1)的圆锥曲线的方程。
222答:6x1?x2?24x3?11x2x3?0
6.2 试求属于直线??(0,1,1),??(1,0,1),e?(1,1,1),??(1,1,0),??(2,6,5)的线圆锥曲线方程。
222答:3?1??2?4?1?4?1?2??1?3?3?2?3?0
习题五
1.1 如果a,b,c与a?,b?,c?是仿射平面上的不共线的两个三点组,则有唯一的仿射变换把a,b,c变为a?,b?,c?。
证明:设三点形abc的边b?c,c?a,a?b依次交无穷远直线?于a?,b?,c?,三点
a?,b?,c?的对应边交?于a??,b??,c??。那么无穷远直线?到它自身上有且仅有一个射影变换??,使得a??a??,b??b??,c??c??,设d?和d??是这个射影变换?的一对对应点且这
两点中的任一点都不同于a?,b?,c?,a??,b??,c??,那么a,b,c,d?和a?,b?,c?,d??是两个四角形
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