Oeuvres complètes. Tome XX. Musique et mathématique
(1940)–Christiaan Huygens–
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Règle pour trouver les tangentes des lignes courbes.
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III. Regula ad inveniendas tangentes linearum curvarum.
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Soit donnée une courbe telle que BC [Fig. 9] ayant une relation connue avec une droite AF donnée également en position. Par
![]() [Fig. 9.]
conséquent l'ordonnée partant d'un point quelconque B de la courbe est la droite BF la quelle rencontre la droite AF sous un angle donné BFA, et un point A dans la droite AF étant donné, la relation entre AF et FB est exprimée par une certaine équation. Supposons par exemple, en posant AF = x et FB = y, que ce soit l'équation ![]() S'il faut mener au point B une tangente BE qui rencontre la droite AF en E et qu'on pose FE = z, la longueur de cette dernière d'après cette règle - la règle de Fermat abrégée - sera tirée uniquement de l'équation donnée. Transportons tous les termes de l'équation donnée dans le premier membre qui devient donc alors égal à zéro. Multiplions d'abord chacun des termes dans lesquels se trouve y par le nombre des dimensions que cette lettre a dans le terme considéré: leur somme sera notre numérateur. Multiplions ensuite de la même manière chaque terme contenant x par le nombre des dimensions de cette dernière et divisions chacun de ces termes par x: la somme obtenue sera notre dénominateur. En formant la fraction de ce dénominateur avec le numérateur trouvé plus haut nous aurons la quantité égale à z ou FE. Quant aux signes + et -, il faut les garder partout comme ils sont. Même si par hasard la quantité du dénominateur ou du numérateur, ou l'une aussi bien que l'autre, est négative, il faut pourtant les considérer comme si elles étaient positives, en observant seulement que lorsque l'une des deux est positive et l'autre négative, FE doit être prise vers le point A; mais qu'elle doit être prise en sens contraire lorsque les deux quantités sont ou bien positives ou bien négatives. Dans le cas de la courbe proposée dont l'équation est![]() ![]() ![]() Le numérateur deviendra ici -q2y suivant la règle. Et le dénominateur 2ax-3x2. | |
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Quod si jam ad punctum B tangens ducenda sit BE, quae occurrat rectae AF in E voceturque FE, z, ejus longitudo per hanc regulamGa naar voetnoot3) inuenietur ex sola aequatione data. Translatis omnibus terminis aequationis datae ad unam aequationis partem, qui proinde aequales fiunt nihiloGa naar voetnoot4); multiplicentur primo termini singuli in quibus reperitur y, per numerum dimensionum quas in ipsis habet y, atque ea erit quantitas dividenda. Deinde similiter termini singuli in quibus x, multiplicentur per numerum dimensionum quas in ipsis habet x, et è singulis una x tollatur; atque haec quantitas pro divisore erit, subscribenda quantitati dividendae jam inuentae, quo facto habebitur quantitas aequalis z siue FE. Signa autem + & - eadem ubique retinenda sunt, atque etiamsi forte quantitas divisoris, vel dividenda, vel utraque minor nihilo siue negata sit, tamen tanquam adsirmatae sunt considerandae: hoc tantum observando, ut cum altera adfirmata est, altera negata, tunc FE sumatur versus punctum A; cum vero utraque vel adfirmata est, vel negata, ut tunc sumatur FE in partem contrariam. In curua proposita cuius aequatio x3 + y - axy3 ∞ 0 fiet secundum hanc regulam dividenda quantitas 3y3 - axy; divisor vero 3xx - ay ideoque![]() ![]() [Fig. 10]
ut ante z. Hic fiet, secundum regulam, dividenda quantitas - qqy. Divisor autem | |
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D'où ![]() Pour expliquer la raison en même temps que l'origine de la règle simplifiée par ![]() [Fig. 11]
nous, considérons de nouveau une courbe BC [Fig. 11] à laquelle on demande de mener une tangente au point B. Prenons d'abord une droite EBD qui ne touche pas la courbe en B mais qui la coupe tant en ce point qu'en un autre D fort proche de B. Puisse cette sécante rencontrer la droite AG en E, et menons des deux points B, D à la droite AG les deux ordonnées inclinées sous le même angle BF et DG. Soit AF = x et FB = y comme auparavant. Supposons en outre que FG soit une longueur donnée e et cherchons FE = z. On a donc EF : FB, c.à.d. z : y = EG (ou z + e): GD, d'où![]() ![]() ![]() Il est certain que cette équation doit contenir les termes de l'équation précédente qui a servi à sa formation, savoir x3 + y3 - axy. Et comme l'ensemble de ces termes est nul d'après la propriété de la courbe, il est par conséquent nécessaire que, ces termes ayant été supprimés, le reste aussi soit égal à zéro. Or, il est manifeste que dans tous les termes qui sont restés on trouve une ou plusieurs lettres e, et que par conséquent ils peuvent tous être divisés par cette longueur; et je sais qu'il faut égaler à zéro, en | |
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2ax - 3xx, unde ![]()
Horum vero rationem, ipsiusque regulaeGa naar voetnoot5) originem ut explicemus, proponatur ut ante curua BC [Fig. 11] ad cuius punctum B tangens ducenda sit. Intelligatur primum recta EBD, quae non tangat curuam in B sed eam secet, atque item in alio puncto D, ipsi B proximo. rectae autem AG occurrat in E et ab utrisque punctis B, D, ducantur ad rectam AG, ijsdem angulis inclinatae, BF, DG, et sit AF ∞ x, FB ∞ y sicut antea; ponatur etiam FG data esse quae sit e quaeraturque FE ∞ z. Est itaque sicut EF ad FB, hoc est sicut z ad y; ita EG, hoc est z + e ad GD quae erit y + ey/z, et hoc quidem in qualibet curua ita se habere manifestum est. Nunc porro consideretur aequatio naturam curuae continens, exempli gratia illa superius proposita x3 + y3 - xya ∞ 0, ubi a rectam longitudine datam, velut AH significabat. Et patet cum punctum D in curua ponatur debere eodem modo duas AG, GD, hoc est x + e et y + ey/z ad se mutuo referri atque AF, FB, hoc est x et y. Nempe si in aequatione proposita pro x substituatur ubique x + e et pro y, ubique y + ey/z, debebit aequatio hinc formata terminos omnes habere aequales nihilo, hoc est![]() In hac autem aequatione constat necessario terminos prioris aequationis ex qua formata est contineri debere, nempe x3 + y3 - axy, qui cum sint aequales nihilo ex proprietate curuae, idcirco his in aequatione deletis, necesse est etiam reliquos aequari nihilo. In quibus singulis manifestum quoque est vel unum e vel plura reperiri; ideoque omnes per e dividi posse. qui autem post hanc divisionem non amplius habebunt e, eos, neglectis reliquis, scio nihilo aequari debere, quantitatemque lineae z siue FE ostensuros; si nempe BE tanquam tangens consideretur, ideoque FG seu e infinite parua. | |
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négligeant les autres, tous ceux qui, après cette division, ne contiendront plus e. L'équation ainsi obtenue donnera la droite z ou FE, bien entendu dans le cas où BE est considérée comme une tangente de sorte que FE ou e est infiniment petite. Car les termes dans lesquels e est restée représenteront alors des quantités infiniment petites ou entièrement évanouissantes.
Jusqu'ici nous avons expliqué l'origine et la raison de la règle de Fermat. Voyons maintenant de quelle manière elle a été amenée à une si grande concision. Je constate que de la dernière équation écrite plus haut il suffit de conserver les termes qui contiennent e une seule fois. On a donc ici![]() ![]() Il apparaît en outre facilement ce qu'il faut écrire dans la seconde équation à cause de la présence de xy dans le terme - axy de l'équation donnée. En esset, comme il faut substituer à xy le produit de x + e par y + ey/z en écrivant seulement les termes qui contiennent e une seule fois, nous ne multiplions par y que le second des termes x et e, et par x seulement le second des termes y et ey/z. Nous obtiendrons ainsi ey + | |
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Nam termini in quibus adhuc e superest etiam quantitates infinite paruas siue omnino euanescentes continebuntGa naar voetnoot6). Video itaque ex aequationeGa naar voetnoot7) tantum eos terminos scribi necesse esse quibus inest e simplex, velut hic 3exx + 3ey3/z - aey - aeyx/z ∞ 0, qui termini quomodo facili negotio ex datis aequationis terminis x3 + y3 - axy ∞ 0 describi possint deinceps explicandum. Et primo quidem apparet 3exx + 3ey3/z nihil aliud esse quam secundos terminos cuborum ab x + e et ab y + ey/z ideo scriptos, quia in aequatione habentur cubi ab x et y, nam reliqui omnes termini cuborum, ut et quarumuis aliarum potestatum ab x + e et ab y + ey/z, vel plura quam unum e habent, vel nullum; ideoque uti jam diximus frustra scriberentur. Eadem itaque ratione, si aliae potestates ab x vel y essent in aequatione propositae [lisez plutôt: propositaGa naar voetnoot8)], scribendi forent in aequatione altera, termini secundi tantum similium potestatum ab x + e et ab y + ey/z notandumque secundos hosce termines ex ipsis datis potestatibus ab x et y certa ratione confici, nempe ex potestate quauis x, velut x3, mutando unum x in e et praeponendo numerum dimensionum ipsius x. Ita hic fit 3exx. Ex potestate y vero ducendo eam in e/z praeponendoque similiter numerum dimensionum ipsius y. Ita hic ab y3 fit 3y3e/z quorum quidem rationem ex potestatum formatione intelligere facillimum. Porro propter xy in termino aequationis - axy, facile quoque apparet quid in aequatione secunda scribendum sit. cum enim substituendum fit pro xy productum ab x + e in y + ey/z, sed ea tantum scribenda in quibus unum e, ideo de duobus x + e tantum e ducemus in y et tantum x in ey/z adeoque fient ey + exy/z quibus in a ductis, praepositoque signo -, quia habetur - axy, existet - aey - aexy/z sicut supra. | |
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exy/z et en les multipliant par - a, puisqu'il y avait - axy, il viendra - aey - aexy/z comme ci-dessus. De la même manière, sil y avait x2y3 dans l'équation proposée, je prendrais à cause de x2 les deux premiers termes du carré de x + e, savoir x2 + 2ex; et à cause de y3 les deux premiers termes du cube de y + ey/z, savoir y3 + 3ey3/z; leur produit doit être substitué à x2y3. Mais ici aussi il suffit de multiplier seulement le premier des deux termes x2 et 2ex par 3ey3/z, et le deuxième seulement par y3, car les autres produits partiels contiendraient e plufieurs fois ou pas du tout. Il vient donc 3ex2y3/z + 2exy3. Il appert par ces considérations que l'un et l'autre des deux termes requis peut toujours être déduit du terme donné, qui est ici x2y3; savoir l'un en changeant une lettre x en e et en y ajoutant comme facteur numérique le nombre des dimensions de x; c'est ainsi en effet qu'on trouve 2aexy3; l'autre en multipliant le terme donné par e/z et en y ajoutant de même comme facteur le nombre des dimensions d'y; c'est ainsi qu on obtient le terme 3ex2y3/z. Or, comme il a été montré un peu plus haut que les termes de la seconde équation proviennent des deuxièmes termes des puissances de x + e et de y + ey/z correspondant aux puissances de x et de y dans l'équation donnée, il est à présent manifeste que les différents termes de l'équation donnée contenant x ou une de ses puissances, donnent lieu dans la seconde équation à un nombre égal de termes ne contenant pas z, tandis que les différents termes contenant y ou une de ses puissances engendrent de la manière susdite un nombre égal de termes fractionnaires ayant z pour dénominateur, sans que cette lettre apparaisse ailleurs. Ceci étant connu, c.à.d. sachant comment de l'équation quelconque proposée, comme ici![]() ![]() ![]() | |
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Sic quoque si in aequatione proposita haberetur xxy3 sumerem propter xx duos priores termines quadrati ab x + e, nempe xx + 2ex; et propter y3 duos priores terminos cubi ab y + ey/z nempe y3 + 3ey3/z quorum productum pro xxy3 surrogandum. sed etiam hic de duobus xx + 2ex tantum xx ducendum in 3ey3/z tantumque 2ex in y3 (nam caetera vel plura quam unum e vel nullum haberent) adeo ut fiat 3exxy3/z + 2exy3. Atque ex his animadvertere licet, semper utrumque eorum terminorum describi posse ex dato termino, qui hic xxy3, alterum quidem mutato uno x in e et praeponendo numerum dimensionum ipsius x: ita enim fit 2exy3: alterum vero ducendo datum terminum in e/z, praeponendoque similiter numerum dimensionum ipsius y; ita enim fit 3exxy2/z. cumque hac eadem immutatione, paulo ante etiam secundos terminos potestatum ab x + e et ab y + ey/z ex potestatibus x et y aequationis datae describi ostensum sit, manifestum jam est a singulis terminis aequationis datae, in quibus x vel potestas eius, describi praedicta methodo, in secunda aequatione, totidem terminos in quibus non est z, a singulis vero in quibus y vel potestas eius, describi totidem terminos, dicta etiam methodo, quarum fractionis denominator sit z, nec alibi hanc litteram in secunda aequatione repertum iri. Hoc igitur cognito quo pacto ex aequatione quauis propofita, velut hic x3 + y3 - axy ∞ 0 alia describenda fit, ut hic 3exx + 3ey3/z - aey - aeyx/z ∞ 0, animadverto porro si termini divisi per z, ad alteram partem aequationis transferantur, ductisque omnibus in z, divisio deinde fiat per terminos in quibus initio non erat z, existere tunc ipsam quantitatem z ab una aequationis parte, uti hic fiet![]() | |
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termes contenant x de la première équation. il paraît en outre que tous les termes tant du numérateur que du dénominateur peuvent être divisés par e; de sorte que dans notre exemple on trouve ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | |
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qui descripti sunt ex terminis aequationis primae, in quibus x. Porro ex omnibus tam divisis quam dividentibus, patet rejici posse e; adeo ut in hoc exemplo fiat ![]() ![]() [Fig. 12]
observationis ibidem adjectae, in utram partem linea FE accipienda sit intelligatur, repetemus figuram in principio positam ubi vidimus AG esse x + e. EG vero z + e, unde fiebat ![]() ![]() ![]() ![]() | |
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la quantité restante 3ey3/z - aeyx/z, ou aussi la quantité 3y3 - ayx (qui, suivant la règle, constitue le numérateur) est positive; que lorsqu'au contraire celle-là est positive, celle-ci est négative, puisque la somme totale de tous les termes est nulle. Mais il en est autrement dans le cas de l'équation ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Et en divisant de nouveau par x - a on aura ![]() | |
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quando quantitas 3exx - aey siue quando 3xx - ay (quae divisorem constituit secundum regulam) fuerit minor nihilo, siue negata, tunc quantitatem reliquam 3ey3/z - aeyx/z fiue etiam 3y3 - ayx (quae quantitatem dividendam secundum regulam constituit) esse affirmatam; aut cum illa est affirmata, hanc esse negatam; quia omnes simul aequationis termini aequantur nihilo. At contra ex illa aequatione 3exx - 3ey3/z - aey + aeyx/z ∞ 0 sequitur quando quantitas 3exx - aey, siue 3xx - ay, fuerit negata tunc reliquam - 3ey3/z + aeyx/z, siue etiam - 3y3 + ayx esse affirmatam, ac proinde 3y3 - ayx esse negatam: aut quando 3xx - ay fuerit affirmata, tunc - 3y3 + ayx esse negatam, ac proinde 3y3 - ayx esse affirmatam. Per haec itaque apparet ex quantitatibus per regulam inuentis, quae erant![]() ![]() [Fig. 13]
Potest autem quantitas z siue FE, perregulam inuenta, nonnunquam ad simpliciores terminos reduci ope aequationis datae quae naturam curuae continet, velut in hac curua AC [Fig. 13] axem habente AD verticem A, cujusque ea est proprietas ut si a puncto C in ea sumpto applicetur ordinatim CD, fiat productum ex cubo BD (est autem B punctum in axe extra curuam datum) in quadratum DA aequale cubo quadrato DC. Siue ponendo BA ∞ a, BD ∞ x, DC ∞ y, fiat aequatio naturam curuae continens, x5 - 2ax4 + aax3 - y5 ∞ 0. Hic ponendo CG esse tangentem, quae occurrat axi in G, vocandoque DG, z. fit secundum regulam ![]() ![]() ![]() ![]() |
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