哼!就算是计算,也要给一个逼格更高的做法喵!
我们必须要证明无论椭圆横着摆,竖着摆还是斜着摆都不能与 的那一部分重合,从这个层面,问题下已经有很多答案是伪证了。
假设真的构成二次曲线的一段,这表明存在不全为 的常数
使得 代入 在一区间内成立,这表明该区间内 的 Wronskian行列式 值为 (因为这是一个线性组合)
于是真正的过程只有一行计算,结果显然在区间内不恒为 ,于是假设不成立:
下面是原回答。
然而从证明直观性的角度,我反对那些做大量不直观复杂计算的回答(包括上面我自己的这种证明,毕竟这种证明实在是太傲娇了233),因为只要抓住特征是很容易区分二者的。好比在有限单群的研究中,单性和阶几乎唯一确定了群结构。
有一个代数风格的证明和一个分析风格的证明,不需要列大量的公式,也不需要做特别复杂的计算。
代数的证明竟然是一个看图的证明:前提是读者知道这么一个引理。
这可以看作二次曲线的一个防伪标记(代数上来说,二次曲线有很多防伪标记,例如随便取一个仿射特征或者射影性质都能证明原题,我们取下面这个纯粹是因为明了而且比较好证):
椭圆的任意一组平行弦的中点共线。
证明留给读者,该线也称这族平行弦关于椭圆的共轭直径。
于是我们随意画三条平行线,与曲线相截,把中点标记出来:
一看三个中点不共线,就知道这肯定是个假冒伪劣的椭圆(
注:实际上严谨的证明还是需要做数值计算hh,所谓的看图证明,其实是绘图软件为了得到精确的图形,替我们完成了大量的数值运算得到的产物。
再注:如果没有密集恐惧症(大雾),我们甚至可以使用Pascal定理来判定:
三组交点不共线
最后这幅图展示了,如果是一个椭圆,Pascal定理成立,三点应当共线。就从局部图形来看,两者形状上确实非常相似。
而真正不需要计算的分析证明是个一句话证明:曲线的切线 与 二阶切触;而椭圆任意的切线都是一阶切触。
注:正弦曲线在原点曲率为零。