阿波羅尼斯(Apollonius of Perga,約公元前262~公元前190年),又譯為阿波羅尼烏斯、阿波羅尼等,是古希臘數學家(與阿基米德、歐幾里得齊名的亞歷山大前期的三大數學家)、天文學家,以“大幾何學家”聞名。
阿波羅尼斯生于小亞細亞半島西北部的城市佩爾加(Perga),該地區在他的一生中處于帕加蒙(Pergamum)的統治之下。他青年時代去亞歷山大城,從歐幾里得的門人那里學習數學,之后居住在居亞歷山大城并和當地的大數學家合作研究。
阿波羅尼斯是第一個依據同一個(正的或斜的)圓錐的截面來研究圓錐曲線理論的人,也是第一個發現雙曲線有兩支的人。阿波羅尼斯著有《圓錐曲線論》(八卷)和《論切觸》,在《圓錐曲線論》中,阿波羅尼斯對圓錐曲線的性質作了詳盡的敘述,推廣了門內馬斯的方法,證明了三種圓錐曲線都可以用平面截同一個圓錐而獲得;還給出拋物線、橢圓和雙曲線等名稱。
人物生平
年輕有為
阿波羅尼奧斯是佩爾格(Perga或Perge)地方的人,古代黑海與地中海之間的地區,稱為安納托利亞(Anatolia,今屬土耳其)。
阿波羅尼奧斯年輕時到亞歷山大跟隨歐幾里得的后繼者學習,那時是托勒密三世(Ptolemy Euergetes,公元前246—前221年在位)統治時期,到了托勒密四世(Ptolemy Philopator,公元前221—前205在位)時代,他在天文學研究方面已頗有名氣。
圓錐曲線
后來他到過小亞細亞半島西岸的帕加馬(Pergamum)王國,那里有一個大圖書館、規模僅次于亞歷山大圖書館。國王阿塔羅斯一世(Attalus ⅠSoter,公元前269—前197年,前241—197年在位)除崇尚武功外,還注重文化建設。阿波羅尼奧斯的《圓錐曲線論》從第4卷起都是呈遞給阿塔羅斯的,后世學者認為就是這位國王。
在帕加馬還認識了歐德莫斯(Eudemus),《圓錐曲線論》的前3卷是寄給他的。在這書的第2卷的前言中,阿波羅尼奧斯說他曾將這一卷通過他兒子交給歐德莫斯,并說如果見到菲洛尼底斯(Philonides)時,請歐德莫斯將書也給他一閱.菲洛尼底斯是阿波羅尼奧斯在以弗所(Ephesus)結識的幾何學家,對圓錐曲線論頗感興趣,阿波羅尼奧斯曾介紹過他和歐德莫斯認識。
黃金時代
第3卷沒有留下前言,第4卷的前言是寫給阿塔羅斯的,開頭說這8卷著作的前3卷是交給歐德莫斯的,現在他已去世,我決定將其余各卷獻給你,因為你渴望得到我的著作。由此可知阿波羅尼奧斯寫此書是在晚年,至少是在兒子成年以后,又知道他到過以弗所,他的主要成就是建立了完美的圓錐曲線論,總結了前人在這方面的工作,再加上自己的研究成果,撰成《圓錐曲線論》(Conics)8大卷,將圓錐曲線的性質網羅盡。
阿波羅尼奧斯常和歐幾里得、阿基米德合稱為亞歷山大前期三大數學家,時間約當公元前300年到前200年,這是希臘數學的全盛時期或“黃金時代”。、
個人作品
數學
除了《圓錐曲線論》外,阿波羅尼奧斯還有好幾種著作,為后世的學者(特別是帕波斯)所提及,列舉如下:
1.《截取線段成定比》(On the cutting-off of a ratio);
2.《截取面積等于已知面積》(On the cutting-off of an 面積);
3.《論接觸》(On contacts或Tangencies);
4.《平面軌跡》(Plane loci);
5.《傾斜》(Vergings或Inclinations);
6.《十二面體與二十面體對比》(Comparison of the dodecahedron with the 二十面體);
此外還有《無序無理量》(Unordered Irrationals)、《取火鏡》(On the burning-mirror)、圓周率計算以及天文。
人物爭議
不遵禮儀
阿波羅尼斯在寫信給阿塔羅斯時直書其名,而沒有在前面加上“國王”的稱呼,這是違背當時的禮儀習慣的。可能有兩種解釋,一是他指的不是國王而是另一個同名的人,二是阿波羅尼奧斯相當放蕩不羈,而這位君主卻能禮賢下士,不拘小節。
主要成就
阿波羅尼斯圓
在平面上給定相異兩點A、B,設P點在同一平面上且滿足PA/PB=λ,當λ>0且λ≠1時,P點的軌跡是個圓,這個圓我們稱作阿波羅尼斯圓。這個結論稱作阿波羅尼斯軌跡定理。設M、N分別為線段AB按定比λ分割的內分點和外分點,則MN為阿波羅尼斯圓的直徑,且MN=[2λ/(λ^2-1)]AB。
阿波羅尼斯定理
1、設三角形的三邊和三中線分別為a、b、c、ma(a為下標,下同)、mb、mc,則有以下關系:
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。
此定理可由斯特瓦爾特定理(Stewart theorem)證明。
2、橢圓兩共軛直徑的平方和等于長、短軸長的平方和;雙曲線兩共軛直徑的平方差等于長、短軸長的平方差。
阿波羅尼斯問題
“用圓規和直尺作出與三個已知圓相切的圓”。這就是幾何學中有名的作圖問題,通常稱它為阿波羅尼斯問題(簡稱AP)。這個問題可用反演方法來解決。已經證明:
1、若三個圓中的每個圓都在其它兩個圓之外,則AP有8解;
2、若三個圓相切于一個公共點,則AP有無數解;
3、若一個圓處在另一個圓內部,則AP無解。
AP的特殊情況,即一個著名問題:作出與兩條已知直線(相交或平行)相切并過已知點的圓。
人物軼事
阿波羅尼斯小故事
數學家阿波羅尼斯出生在當代文化的中心——Perga(古代小亞細亞半島南岸地區),也就是位于今天的土耳其的位置。當他還是個少年時,阿波羅尼斯前去亞歷山卓(埃及北部海港城市),并在歐幾里得(西元前300年 Alexandria的數學家)門下求學,后來也在那邊從事教書工作。唯一關于阿波羅尼斯生平的描述,我們可以在他的著作Conics的前言中被找到,在書中前言里,我們得知阿波羅尼斯有個兒子也叫做阿波羅尼斯。Conics共有八冊,但在希臘文版本中只有前四冊被保存下來,然而阿拉伯語版本的Conics的前七冊均被保留了下來。
阿波羅尼斯亦是位利用數學方法研究相關天文學(即使用幾何的模型去解釋星球理論)的重要創始人,也是許多應用的發明人,例如他發明了hemicyclium,即一個表面上有著時刻線的圓錐形的日晷,這個日帶給當時的計時工作有更大的精確度。
參考資料 >
Apollonius of Perga.britannica.2024-08-18