圆锥曲线是椭圆双曲线和抛物线的解析证明

在一次讨论《高中数学课程标准》的会议上有人问如何证明一圆锥被一平面所截 ,得出截线是椭圆、双曲线或抛物线 .在《标准》选修 1系列课程的参考案例 4中画了一张立体图 ,意示可以用立体几何的办法加以证明 .其实这种证法大约最早是由G .Daudeliu在 1 82 2年给出的 .(可参阅[1 ]P .2 47)他给出了一个定理 :“如果两个球面内切于一个圆锥并且都与一个已知平面相切 ,该平面与圆锥交于一条圆锥曲线 ,那么球面与平面的接触点是圆锥曲线的焦点 ,球面与圆锥相切的圆所在的平面同已知平面的交线是圆锥曲线的准线 .”再根据平面与圆锥轴线的夹角…     

数学问题解答

1988年4月号问题解答(解答由问题提供人给出)526。平面上有两个正三角形ABC、A′B′C′,B′C′在BC上且它们有公共中点O,三角形位置如图示。然后把△A′B′C′绕O点转动到△A″B″C″的位置。试证:不论两个三角形边长如何,也不论转过多大角,总有     

纯量曲率和平均曲率成线性关系的完备超曲面

本文首先讨论纯量曲率R和平均曲率H满足R=kH,k=Const。的完备曲面帮超曲面。证得:R~3中这样的曲面是球面、柱面或平面;R~(n 1)中这样的超曲面当它是凸的且R有上界时是超球面、超平面或广义圆柱面;R~(2 p)(p≥1)中这样的曲面在一定附加条件下是包括球面和平面在内的四种曲面,最后讨论类似的子流形。这些结果改进或推广了[5,6,7]的结果。     

数学问题解答

2015年1月号问题解答(解答由问题提供人给出)2221有一表面积为定值S的长方体,其所有顶点在半径为定值R的球面上移动。记球面上的两个定点分别为M和M′,当长方体的某一顶点由M移动到M′时,长方体的棱长随之变化,其中最长棱的长度由a变化到a′并且仍为最长棱,最短棱的长度由c变化到c′并且仍为最短棱.求     

关于椭圆性质的另一种推导

如图1所示,αl β为平面角等于θ的二面角(规定0°<θ<90°) .已知α平面内有一半径为R的圆O ,则圆O在β平面内的正射影为椭圆.研究过程如下:图1　研究用图在α内,以O为原点建立直角坐标系xoy ,其中ox轴∥l,则其在β内的正射影记为直角坐标系x′o′y′.设α上圆O :x2 + y2=R2 上一点为M (x ,y) ,它对应(这里的对应指由α到β的正射影,下同)于β上一点M′(x′,y′) ,则x′=x ,y′=y·cosθ,即x =x′,y =y′/cosθ,将其代入圆O的方程x2 + y2 =R2 中,得x′2R2 + y′2(Rcosθ) 2 =1 ( 1 )记a =R ,b =R·cosθ,则由( 1 )有x′2a2 + y′2b2 …     

球面上具有四个不同主曲率的Moebius等参超曲面

设x:M→S~(n+1)(n≥5)是(n+1)-维单位球面上不含脐点的超曲面,在S~(n+1)的Moebius变换群下浸入x的四个基本不变量是:Moebius度量g;Moebius第二基本形式B;Moebius形式Φ和Blaschke张量A.本文给出S~(n+1)上具有重数1,1,1,m(m≥2)的四个不同Moebius主曲率的Moebius等参超曲面的分类.     

光滑流形上非退化L—扩散过程的表示

§1 引言在微分流形上建立扩散过程起源于Bochner构造球面上Brown运动的思想。考虑平面上的二维Brown运动,把一球面在该平面上沿着Brown运动的轨道做无滑动的“滚动”,则Brown运动的轨道在球面上的轨迹便确定了一个随机曲线,它定义了球面上的     

环面趣谈

日常生活中我们最常见的封闭曲面,除了球面以外,就要数轮胎面了,轮胎面在数学上叫做环面,游泳圈和救生圈的表面都是环面．环面的几何性质,既有一些与球面相同,也有一些与球面不同．首先从生成看,环面和球面一样也是旋转曲面,且都是由圆绕一条直线旋转而成,不过球面是由圆绕其直     

球面上的曲面插值

<正>1引言随着现代工业生产的飞速发展,航空、气象、环境监测等领域需要研究解决限制在曲面上的四维数据插值问题,即由有限个位置处的信息推测其它若干位置点的信息.例如,地球上某个地区的温度分布、降雨量分布、大气层的"温室效应"等;飞行器(飞机、火箭、导弹等)表面压力分布规律、肿瘤的生长规律等.这些在数学上都可归结为限制在曲面上的曲面插值与逼近问题.这个问题自Barnhill提出以后,人们针对限制在球面上     

关于庞加莱(Poincaré)猜想

法国人庞加莱(Henri Poincar啨)是科学史上的一位奇才,在数学、物理学方面都有卓越的贡献.在他的丰富科学遗产中,有一个拓扑学的命题,这就是困扰数学家一个世纪的“庞加莱猜想”.为了理解庞加莱猜想,我们先看一看日常生活中常见的曲面.在拓扑学家的眼里,篮球、足球和橄榄球在下述意义下并没有什么不同:我们在3维空间中建立一个直角坐标系,空间中到原点距离为1的点的集合记作S2,称为2维球面,那么篮球、足球和橄榄球都同胚于球面S2.与球面不同的一另曲面是轮胎或者游泳圈,我们把这种曲面叫环面,记作T2.从环面出发可以构造更多的曲面:取两个…     

齿轮啮合理论的数学基础(二)

二、齿轮啮合的一般理论引言 齿轮传动是依靠两轮间齿面的啮合,将一个运动,通常是转动,带动另一个运动.一般两组运动可以认为是先给定的.例如依两平行轴的两转动,由一个带动另一个,就是所谓的圆柱齿轮传动;它们转动的角速度的比值,称为传动比;传动比可以是常量,也可以是时间参数 t 的函数(后者通常称为非圆齿轮传动).又例如蜗轮蜗杆的传动就是带动两个相错轴(既不平行也不相交的两轴)的转动的装置;一般传动比是常值.带动两     

S~5上仿Blaschke张量的特征值为常数的超曲面

设x:M→S~(n+1)是(n+1)-维单位球面上不含脐点的超曲面,在S~(n+1)的Moebius变换群下浸入x的四个基本不变量是:一个黎曼度量g称为Moebius度量;一个1-形式Φ称为Moebius形式;一个对称的(0,2)张量A称为Blaschke张量和一个对称的(0,2)张量B称为Moebius第二基本形式.对称的(0,2)张量D=A+λB也是Moebius不变量,其中λ是常数,D称为浸入x的仿Blaschke张量.李海中和王长平研究了满足条件:(i)Φ=0;(ii)A+λB+μg=0的超曲面,其中λ和μ都是函数,他们证明了λ和μ都是常数,并且给出了这类超曲面的分类,也就是在Φ=0的条件下D只有一个互异的特征值的超曲面的分类.本文对S~5上满足如下条件的超曲面进行了完全分类:(i)Φ=0,(ii)对某常数λ,D具有常数特征值.     

等参函数及相关问题研究

著名的Yau 猜想断言单位球面中的紧致嵌入极小超曲面的Laplace 算子的第一特征值等于其维数. 近年来有许多几何学家致力于对Yau 猜想的研究, 但是到目前为止, 已有的结论只是一些关于第一特征值估计的不等式. 作为本文的一个主要结果, 本文证明了对于单位球面中的等参极小超曲面,Yau 猜想是正确的. 进一步地, 对于等参超曲面的焦流形(实际上是球面的极小子流形), 本文还证明了在一定维数条件下, 它的第一特征值也是其维数.
作为本文的第二个主要结果, 以著名的Schoen-Yau-Gromov-Lawson 的关于数量曲率的手术理论为出发点, 本文在一个Riemann 流形的嵌入超曲面处作手术, 构造了一个新的具有丰富几何性质的流形, 称为double 流形. 特别地, 本文在单位球面的极小等参超曲面处实行了这一手术, 发现得到的double 流形不仅有很复杂的拓扑(但其示性类有精确描述), 还存在数量曲率为正的度量, 更重要的是保持了等参叶状结构.
比Willmore 曲面更广泛的定义是Willmore 子流形, 即Willmore 泛函在球面中的的极值子流形.单位球面中的Willmore 子流形的例子在已有文献中是非常罕见的. 作为本文的另外两个主要结果, 通过深入挖掘单位球面上的OT-FKM- 型等参函数的焦流形的性质, 本文发现其极大值对应的焦流形是单位球面的一系列Willmore 子流形; 之后, 本文用几何办法统一证明了单位球面中具有4 个不同主曲率的等参超曲面的焦流形都是单位球面的Willmore 子流形. 这些新的Willmore 子流形是极小的,但一般不是Einstein 的.     

de Sitter空间中的类空超曲面在平均曲率下的形变

本文考虑了deSitter空间中紧致的类空扭曲面在平均曲率下的形变,证明了如果初始曲面满足某一Pinching条件,超曲面将收敛到一个球面．这一结论类似于球面上超曲面的情形,而与欧氏空间中的超曲面完全不同．     

板金展开中一个角度的求法

在板金展开中,我们经常会遇到上圆下方(见图1)等一类的物件.其展开图见图2. 在实际工作中,所沿用的展开方法是先求出图1中OA,OB,OC,OD及AB,BC,CD的长度,然后在展开图中由点A′经B′,C′至D′逐点确定展开曲线.这是一种近似的展开画法,并且由于作图手续较多,往往容易发生较大的误差.而在实际展开中,我     

单位球面上仿Blaschke张量的特征值为常数的超曲面

设x:M~n→S~(n+1)是(n+1)-维单位球面上不含脐点的超曲面,在S~(n+1)的Moebius变换群下浸入x的四个基本不变量是:一个黎曼度量g称为Moebius度量;一个1-形式Φ称为Moebius形式;一个对称的(0,2)张量A称为Blaschke张量和一个对称的(0,2)张量B称为Moebius第二基本形式.对称的(0,2)张量D=A+λB也是Moebius不变量,称为浸入x的仿Blaschke张量,其中λ是常数,仿Blaschke张量的特征值称为仿Blaschke特征值.李海中和王长平(2003)研究了满足如下条件的超曲面:(i)Φ=0;(ii)存在可微函数λ和μ,使A+λg+μB=0.他们证明了λ和μ都是常数,并且给出了这类超曲面的分类,也就是D的特征值全相等的超曲面的分类.本文对满足如下条件的超曲面进行了分类:(i)Φ=0,(ii)对某一个常数λ,D具有两个互异的常数特征值.     

S~(n+1)上具有三个互异常仿Blaschke特征值的超曲面

设x∶M→S⁽ⁿ⁺¹⁾是(n+1)-维单位球面上不含脐点的超曲面.在S(n+1)是(n+1)-维单位球面上不含脐点的超曲面.在S⁽ⁿ⁺¹⁾的Mbius变换群下浸入x的四个基本不变量是:Mbius度量g;Mbius第二基本形式B;Mbius形式φ和Blaschke张量A.对称的(0,2)张量D=A+λB也是Mbius不变量,其中λ是常数.D称为浸入x的仿Blaschke张量,仿Blaschke张量的特征值称为浸入x的仿Blaschke特征值.如果φ=0,对某常数λ,仿Blaschke特征值为常数,那么超曲面x∶M→S(n+1)的Mbius变换群下浸入x的四个基本不变量是:Mbius度量g;Mbius第二基本形式B;Mbius形式φ和Blaschke张量A.对称的(0,2)张量D=A+λB也是Mbius不变量,其中λ是常数.D称为浸入x的仿Blaschke张量,仿Blaschke张量的特征值称为浸入x的仿Blaschke特征值.如果φ=0,对某常数λ,仿Blaschke特征值为常数,那么超曲面x∶M→S⁽ⁿ⁺¹⁾称为仿Blaschke等参超曲面.本文对具有三个互异仿Blaschke特征值(其中有一个重数为1)的仿Blaschke等参超曲面进行了分类.     

关于A^3中仿射球面的两个定理

本文讨论仿射凸曲面为仿射球面或其一部分的问题。利用椭圆型偏微分方程组解的唯一性定理(或称“拟解析函数法”),文中证明了两个较为广泛的定理(见定理1与2),它们进一步推广了诸如 H-定理,K-定理以及许多关于特殊的 Weingarten 曲面为仿射球面的定理。     

一个角何时不小于它的射影角

定义　设∠ BAC的两边分别与平面α相交于 B、C,AO⊥α于 O,我们把∠ BOC叫做∠ BAC在平面α上的射影角 (图 1 ) .对上述两个角 ,不少人误认为总是射影角大 ,为更正这一错误 ,我们借助圆将空间问题平面化 ,简捷地给出一个角何时不小于它的射影角 .定理　在∠ ABC为钝角的△ ABC中 ,BC 平面α,AO⊥α于 O,以直线 BC为轴 ,依不超过 90°的旋转角将△ ABC及其外接圆旋转到平面α内 ,点 A到达 A′位置 ,则有 :( 1 )当点 O在圆上时 ,∠ BAC=∠ BOC;( 2 )当点O在圆外时 ,∠ BAC >∠ BOC.证明　设 AH⊥ BC于 H ,由∠ B为钝角…     

关于非亚贝尔规范群的对偶荷(磁单极)问题

本文发展了一种球面上联络——规范势对应的方法,得出了有SU(2)、SO(5)、SO(N)对称的无源规范场球对称解.指出了规范变换和球面上标架转动的关系.指出了具SO(N)对称的无源规范场的球对称解,只有四维的情况下,才具有有限能量的类粒子解。