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第VII部分 論物體的直線上升和下降

命題XXXI 問題XXIII

一個物體在一條給定的橢圓軌道上運動,對指定的時間求位置。

設橢圓APB的主頂點為A,焦點為S,且O為中心,又設P為要發現的物體的位置。延長OA至G,使得OG比OA如同OA比OS。豎立垂線GH,且以中心O和間隔OG畫一圓GEF,它在作為底的尺子GH上方,輪子GEF圍繞自身的軸滾動前進,且在此期間它的點A畫出次擺線ALI。既成之后,取GK,按照它比輪子的周長GEFG,如同一段時間,在此期間自A前進的物體畫出弧AP,比物體在橢圓上運行一周的時間之比。豎立垂線KL交次擺線于L,又引LP平行于KG交橢圓于需求的物體的位置P。

此即所證。

解釋

第VII部分 論物體的直線上升和下降

命題XXXII 問題XXIV

假設向心力與位置離中心的距離的平方成反比,確定空間,它由直線下落的一個物體在給定的時間畫出。

情形1 如果物體不豎直下落,此物體(由命題XIII系理1)畫出其焦點與力的中心重合的圓錐截線。設那條圓錐截線為ARPB,其焦點為S。首先,如果圖形為一個橢圓;在它的長軸AB上畫半圓ADB,又直線DPC經過下落物體垂直于軸;再作DS,PS,面積ASD與面積ASP成比例,且因此亦與時間成比例。保持軸AB持續減小橢圓的寬度,則面積ASD總保持與時間成比例。那個寬度被減小以至無窮:現在軌道APB與軸AB,且焦點S與軸的端點B重合,物體在直線AC上下落,面積ABD變得與時間成比例。且因此空間AC被給定,物體由位置A豎直下落,在給定的時間畫出這一空間,只要面積ABD取得與時間成比例,且由點D往直線AB上落下垂線DC。此即所求。

情形2 如果那個圖形RPB為雙曲線,對同樣的主直徑AB畫直角雙曲線(hyperbola rectangula)BED;且因為面積CSP,CBfP,SPfB比面積CSD,CBED,SDEB,一個對一個,按照高度CP,CD的給定的比;又面積SPfB與時間成比例,在此期間物體P的運動經過弧PfB;面積SDEB亦與同樣的時間成比例。減小雙曲線RPB的通徑以至無窮并保持橫截徑,則弧PB與直線CB,且焦點S與頂點B,以及直線SD與直線BD重合。因此,面積BDEB與時間成比例,在此期間物體C豎直下落畫出直線CB。此即所求。

情形3 由類似的論證,如果圖形RPB為一條拋物線,且由同樣的主頂點B畫出另一條拋物線BED,它在前一拋物線,即物體P在其周線上運動的拋物線的通徑減小并縮為零,曲線變為直線CB期間,總它保持給定;拋物弓形BDEB與時間成比例,在此期間那個物體P或者C落向中心S或者B。此即所求。

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