Введение в геометрическую теорию плоских кривых (Кремона)/5: различия между версиями

[досмотренная версия][досмотренная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
стилевые правки
прим.
Строка 58:
 
{{§|29}} Рассмотрим теперь кривую-место порядка <math>n</math>. Если <math>a</math> — некоторое положение точки, пробегающей кривую, или, говоря короче, точки кривой, то прямая <math>A</math>, проходящая через точку <math>a</math> и следующее положение подвижной точки, является ''касательной'' к кривой в этой точке. То есть, кривая как место положений подвижной точки является также и оболочкой прямых, соединяющих между собой следующие друг за другом положения подвижной точки.
<ref>Постоянно используемые далее обороты «соседние точки кривой», «бесконечно близкие» и «точки, совпадающие с (или в) другой точкой» (но от нее в некотором смысле отличные) весьма трудны для интерпретации. Эти понятия, нигде формально неопределенные, раскрываются постепенно, причем особое внимание следует обратить на начало [[Введение в геометрическую теорию плоских кривых (Кремона)/Образование плоской кривой при помощи двух проективных пучков|Art. 10]].
<ref>У старых авторов соседние или бесконечно близкие точки в одних случаях выступают как различные, в других как совпадающие. Эйлер в своем [[Дифференциальное исчисление (Эйлер)|Дифференциальном исчислении]], § 84, указывает на два типа равенств — арифметическое и геометрическое — и на то, что бесконечно малые величины различны, но равны арифметически нулю. Систематически эта идея развивается в [[Введение в теорию аналитических функций (Вейерштрасс)|лекциях Вейерштрасса по теории функций]].
 
<p>Кажется, что многие темные места проясняются, если рассматривать не кривую как множество точек, а точки как условия, налагаемые на кривые.
<p>Комментаторам, писавшим в XX веке и искавшим ростки теории пределов и неархимедовых чисел, этот подход казался лишь неловким логическим вывертом (см., напр., Вступительное слове М. Я. Выгодского к сочинению Эйлера изд. 1949 г., с. 27). Тем не менее, невозможность рассмотрения бесконечно малого как неархимедовой величины, вполне отличной от нуля, очевидна из геометрических соображений. Именно, будем пересекать параболу некоторым однопараметрическое семейством прямых и проектировать точки пересечения на фиксированную прямую. В результате на прямой получится семейство пар в общем случае различных точек, являющихся корнями некоторого семейства квадратных уравнений. В тех случаях, когда подвижная прямая будет касательной к параболе, она будет проходить через две соседние точки параболы, а квадратное уравнение будет иметь один кратный корень. Считая соседние точки вполне различными, получим, что квадратное уравнение может иметь лишние корни, может быть разложено на множители несколькими способами и проч.
 
<p>Начнем с того, что кривые-места некоторой линейной системы можно подчинить условию прохождения через некоторую точку плоскости, уменьшив размерность системы на единицу. Значит, утверждение «кривая <math>C</math> порядка n проходит через точку <math>a</math>» можно понимать так: имеется линейное условие <math>a</math>, выделяющее из всех кривых порядка <math>n</math> линейное семейство кривых, которому принадлежит <math>C</math>. Двойственно: утверждение «кривая <math>C</math> класса <math>m</math> касается прямой <math>A</math>» можно понимать так: имеется линейное условие <math>A</math>, выделяющее из всех кривых класса <math>m</math> линейное семейство кривых, которому принадлежит <math>C</math>. Условие <math>b</math>, накладываемое только на кривые, проходящие через точку <math>a</math>, будем называть точкой, бесконечно близкой к <math>a</math>, если все кривые, удовлетворяющие этим двум условиям, имеет общую касательную <math>A</math>. Двойственно: условие <math>B</math>, накладываемое только на кривые, касающиеся <math>A</math>, будем называть прямой, бесконечно близкой к <math>A</math>, если все кривые, удовлетворяющие этим двум условиям, пересекаются в точке <math>a</math>. Условие <math>c</math>, накладываемое только на кривые, проходящие через точку <math>a</math> и бесконечно близкую к ней точку <math>b</math>, будем называть точкой, бесконечно близкой к <math>b</math>, если все кривые, удовлетворяющие этим условиям, имеет общую касательную <math>A</math> и бесконечно близкую к ней касательную <math>B</math>. И т.д.
<p>Нижеследующие высказывания Кремоны можно попытаться понять, если принять следующее:
 
<p>Про кривую, удовлетворяющую, напр., условиям <math>a, b, c</math>, можно сказать, что на ее дуге (или ветви) точки <math>a, b, c</math> следуют друг за другом, равно как и касательные <math>A</math> и <math>B</math>. Две кривые, удовлетворяющие этим условиям, пересекаются в трех точках, совпадающих с <math>a</math>.
<p>Через любые две различные точки плоскости можно провести прямую, но эти две точки плоскости совпадают или с двумя различными точками прямой, или с одной и той же точкой прямой. В последнем случае, исходные две точки плоскости называют бесконечно близкими. Подвижная точка, в своем движении заметающая некоторую кривую, занимает последовательно некоторые положения, являющиеся точками плоскости. Две соседние точки кривой в общем случае различны как точки плоскости и через них можно провести одну прямую, именуемую касательной прямой. Сами соседние точки как точки прямой совпадают с одной и той же точкой прямой, именуемой точкой касания. — Перев.
Остается рассмотреть еще особый случай, когда из условий <math>a, b, c</math> следует еще, что кривые имеют касательную <math>B'\not =B</math>, бесконечно близкую к <math>A</math>, а следовательно, и любую касательную, бесконечно близкую к <math>A</math> (ср. § [[Введение в геометрическую теорию плоских кривых (Кремона)/Точки и касательные, общие для двух кривых#33|33]]). Это вырождение происходит, когда точки <math>a, b, c</math> лежат на одной прямой, поскольку кривая второго порядка, проходящая через точки <math>a, b, c</math>, вырождается в прямую <math>A</math>. Геометрически точка <math>a</math> интерпретируется как точка перегиба, а <math>A</math> — как стационарная касательная (ср. конец § [[#29|29]]).
 
<p>Следующее после Кремоны поколение геометров уделило большое внимание новому обоснованию теорем алгебраической геометрии (см. лекции по алгебраической геометрии Севери, относительно современного состояния проблемы подсчета кратности пересечений см. лекции Хартсхорна). О трудностях интерпретации метода бесконечно малых см. «Вступительное слово» М. Я. Выгодского к «Дифференциальному исчислению» Эйлера. — Перев.
</ref>
 
Строка 73 ⟶ 76 :
 
Однако, если одно из <math>n - 2</math> пересечений приближается бесконечно близко к <math>a</math>, то прямая <math>A</math> имеет здесь ''тройное касание'' ({{lang-it|contatto tripunto}}) с кривой. В этом случае, прямая <math>A</math> называется ''стационарной'' ({{lang-it|stazionaria}}) касательной, поскольку, если мы обозначим как <math>a,\, a',\, a''</math> три бесконечно близкие точки, составляющие касание, устойчивая касательная представляет две следующие друг за другом касательные <math>aa',\, a'a''</math>; и можно также сказать, что она является двойной касательной, точки касания <math>a,\, a'</math> которой бесконечно близки. Иными словами, если предположить, что линия образована движением прямой, когда эта прямая попадает в положение <math>A</math>, она перестает вращаться в одном направлении, останавливается и потом начинает вращаться в противоположном направлении. Точка касания <math>a</math> кривой с постоянной касательной называется ''точкой перегиба'', поскольку здесь прямая <math>A</math> касается и рассекает кривую на две части, лежащие по разные стороны касательной.
<ref>
Здесь впервые в изложении появляется новая ситуация, когда два соседних элемента, две касательные в данном случае, совпадают друг с другом.
По все видимости, Кремона принимает как первый принцип след.: пусть точка движется вдоль некоторой прямой в одном направлении до положения <math>a</math>, которое затем повторяется подряд <math>m</math> раз, тогда подвижная точка останавливается в точке <math>a</math>, а затем возобновляет движение в том же или противоположном направлении в зависимости от того, является ли <math>m</math> нечетным или четным. Применительно к ситуации этого параграфа, проведем произвольную прямую <math>B</math> и рассмотрим ряд точек, который движение точки пересечения этой прямой с касательной к дуге кривой. Эта точка движется вдоль кривой в одном направлении до точки пересечения со стационарной касательной, затем точка повторяет два раза и поэтому далее точка пересечения касательной и прямой <math>B</math> движется в обратном направлении.
 
<p>Этот принцип может быть изъяснен и в современной системе изложения, в основу которой положены уравнения кривых в декартовой системе координат. Тогда кратность пересечения кривой <math>f(x,y)=0</math> и прямой <math>y-b=k(x-a)</math> в точке <math>(a,b)</math> вводят как порядок корня <math>x=a</math> уравнения <math>f(x,b+k(x+a))=0</math>. Тогда касательная <math>y=0</math> в нуле пересекает дугу
: <math>y=x^n + \dots </math>
с кратностью <math>n</math>, при четных <math>n</math> кривая имеет минимум, при нечетных — точку перегиба. — Перев.
</ref>
 
{{§|30}} Рассмотрим теперь оболочку класса <math>m</math>. Если <math>A</math> — некоторое положение прямой, движение которой задает оболочку, то есть касательная к кривой, то точка <math>a</math>, где <math>A</math> пересекает следующую за ней касательную, является точкой, в которой прямая <math>A</math> касается кривой. Следовательно, оболочка подвижной прямой является также и местом точек, общих двум следующим друг за другом положениям этой прямой.