TREIZIÈME LEÇON.

SOMMAIRE. De la géométrie _générale_ à deux dimensions.

D'après la marche habituellement adoptée jusqu'à ce jour pour

l'exposition de la science géométrique, la destination vraiment

essentielle de la géométrie analytique n'est encore sentie que d'une

manière fort imparfaite, qui ne correspond nullement à l'opinion que

s'en forment les véritables géomètres, depuis que l'extension des

conceptions analytiques à la mécanique rationnelle a permis de s'élever

à quelques idées générales sur la philosophie mathématique. La

révolution fondamentale opérée par la grande pensée de Descartes n'est

point encore dignement appréciée dans notre éducation mathématique, même

la plus haute. À la manière dont elle est ordinairement présentée et

surtout employée, cette admirable méthode ne semblerait d'abord avoir

d'autre but réel que de simplifier l'étude des sections coniques, ou de

quelques autres courbes, considérées toujours une à une suivant l'esprit

de la géométrie ancienne, ce qui serait sans doute de fort peu

d'importance. On n'a point encore convenablement senti que le véritable

caractère distinctif de notre géométrie moderne, ce qui constitue son

incontestable supériorité, consiste à étudier, d'une manière entièrement

générale, les diverses questions relatives à des lignes ou à des

surfaces quelconques, en transformant les considérations et les

recherches géométriques en considérations et en recherches analytiques.

Il est remarquable que dans les établissemens, même les plus justement

célèbres, consacrés à la haute instruction mathématique, on n'ait point

institué de cours vraiment dogmatique de géométrie générale, conçu d'une

manière à la fois distincte et complète[24]. Cependant une telle étude

est la plus propre à manifester clairement le vrai caractère

philosophique de la science mathématique, en démontrant avec une netteté

parfaite l'organisation générale de la relation de l'abstrait au concret

dans la théorie mathématique d'un ordre quelconque de phénomènes

naturels.

[Note 24: La profonde médiocrité qu'on observe

généralement à cet égard, surtout dans l'enseignement de la

partie élémentaire des mathématiques, quoique deux siècles

se soient écoulés déjà depuis la publication de la géométrie

de Descartes, montre combien notre éducation mathématique

ordinaire est encore loin de correspondre au véritable état

de la science; ce qui tient sans doute, en grande partie, on

ne doit pas se le dissimuler, à l'extrême infériorité de la

plupart des personnes auxquelles on confie un enseignement

aussi important, sur la haute direction duquel les

véritables chefs de la science ne sont d'ailleurs admis à

exercer aucune influence régulière et permanente.]

Ces considérations indiquent assez quelle peut être, outre son extrême

importance philosophique, l'utilité spéciale et directe de l'exposition

à laquelle nous conduit maintenant le plan de cet ouvrage. Il s'agit

donc, en partant de la conception fondamentale expliquée dans la leçon

précédente, relativement à la représentation analytique des formes

géométriques, d'examiner comment les géomètres sont parvenus à réduire

toutes les questions de géométrie générale à de pures questions

d'analyse, en déterminant les lois analytiques de tous les phénomènes

géométriques, c'est-à-dire les modifications algébriques qui leur

correspondent dans les équations des lignes et des surfaces. Je ne

m'occuperai d'abord que des courbes, et même des courbes planes,

réservant pour la leçon suivante l'étude générale des surfaces et des

courbes à double courbure. L'esprit de cet ouvrage prescrit d'ailleurs

de se borner à l'examen philosophique des questions générales les plus

importantes, et surtout d'écarter toute application à des formes

particulières. Le but essentiel que nous devons avoir en vue ici, est

seulement de constater avec précision comment la conception

fondamentale de Descartes a établi le système général de la science

géométrique sur des bases rationnelles et définitives. Toute autre étude

rentrerait dans un traité spécial de géométrie; mais, quant à celle-ci,

elle est indispensable pour l'objet que nous nous proposons. On peut

sans doute concevoir _à priori_, comme je l'ai indiqué dans la leçon

précédente, que, une fois le sujet des recherches géométriques

représenté analytiquement, tous les _accidens_ ou phénomènes quelconques

dont il est susceptible doivent comporter nécessairement une

interprétation semblable. Mais il est clair qu'une telle considération

ne dispense nullement, même sous le simple rapport philosophique,

d'étudier l'organisation effective de cette harmonie générale entre la

géométrie et l'analyse, dont on ne se formerait sans cela qu'une idée

vague et confuse, entièrement insuffisante.

La première et la plus simple question qu'on puisse se proposer

relativement à une courbe quelconque, c'est de connaître, d'après son

équation[25], le nombre de points nécessaire à sa détermination. Outre

l'importance propre d'une telle notion, qui n'est pas établie jusqu'ici

d'une manière assez rationnelle, je crois devoir exposer avec quelque

développement la solution générale de ce problème élémentaire, parce

qu'elle me semble éminemment apte, sous le rapport de la méthode, vu

l'extrême simplicité des considérations analytiques correspondantes, à

faire saisir le véritable esprit de la géométrie analytique,

c'est-à-dire la corrélation nécessaire et continue entre le point de vue

concret et le point de vue abstrait.

[Note 25: Je considérerai toujours, pour fixer les

idées, à moins d'avertissement formel, le système de

coordonnées rectilignes ordinaire, soit dans cette leçon,

soit dans la suivante.]

Pour résoudre complétement cette question, il faut distinguer deux cas,

suivant que la courbe proposée est définie analytiquement par son

équation la plus générale, c'est-à-dire convenant à toutes les positions

de la courbe relativement aux axes, ou par une équation particulière et

plus simple, qui n'a lieu que dans une certaine situation de la courbe à

l'égard des axes.

Dans le premier cas, il est évident que la condition, de la part de la

courbe, de devoir passer par un point donné, équivaut analytiquement à

ce que les constantes arbitraires que renferme son équation générale

conservent entre elles la relation marquée par la substitution des

coordonnées particulières de ce point dans cette équation. Chaque point

donné imposant ainsi à ces constantes une certaine condition algébrique,

pour que la courbe soit entièrement déterminée il faudra donc assigner

un nombre de points égal au nombre des constantes arbitraires contenues

dans son équation. Telle est la règle générale. Il convient cependant

d'observer qu'elle pourrait induire en erreur, et indiquer un nombre de

points trop considérable, si, dans l'équation proposée, le nombre des

termes distincts renfermant les constantes arbitraires était moindre que

celui de ces constantes, auquel cas il faudrait évidemment juger du

nombre de points nécessaire à l'entière détermination de la courbe,

seulement par celui de ces termes, ce qui signifierait géométriquement

que les constantes considérées pourraient alors éprouver certains

changemens sans qu'il en résultât aucun pour la courbe. Tel serait, par

exemple, le cas du cercle, si on le définissait comme la courbe décrite

par le sommet d'un angle de grandeur invariable qui se meut de manière à

ce que chacun de ses côtés passe toujours par un certain point fixe. Il

faut donc, pour plus de généralité, compter séparément le nombre des

constantes entrant dans l'équation de la courbe proposée et le nombre

des termes qui les contiennent, et déterminer combien de points exige

l'entière spécification de la courbe par le plus petit de ces deux

nombres, à moins qu'ils ne soient égaux.

Quand une courbe n'est primitivement définie que par une équation du

genre de celles que nous avons nommées plus haut _particulières_, on

peut, à l'aide d'une transformation invariable et fort simple, faire

rentrer ce cas dans le précédent, en _généralisant_ convenablement

l'équation proposée. Il suffit, pour cela, de rapporter la courbe,

d'après les formules connues, à un nouveau système d'axes, dont la

situation par rapport aux premiers soit regardée comme indéterminée. Si

cette transformation ne change pas essentiellement la composition

analytique de l'équation primitive, ce sera la preuve que celle-ci était

déjà suffisamment générale; dans le cas contraire, elle le sera devenue,

et dès lors la question se résoudra facilement par l'application de la

règle précédemment établie. On peut même observer, pour simplifier

encore davantage cette solution, que cette généralisation de l'équation

introduira toujours, quelle que soit l'équation primitive, trois

nouvelles constantes arbitraires, savoir les deux coordonnées de la

nouvelle origine et l'inclinaison des nouveaux axes sur les anciens; en

sorte que, sans effectuer le calcul, on pourra connaître le nombre des

constantes arbitraires qui entreraient dans l'équation la plus générale,

et par suite en déduire directement le nombre de points nécessaire à la

détermination de la courbe proposée, toutes les fois du moins qu'on

pourra être certain d'avance, ce qui a lieu très-fréquemment, que le

nombre des termes qui contiendraient ces constantes ne serait pas

moindre que celui des constantes elles-mêmes.

Afin de montrer à quel degré de facilité peut parvenir la solution

générale de cette question, il importe de remarquer que, l'opération

analytique prescrite pour la résoudre se réduisant à une simple

énumération, cette énumération peut être faite avant même que l'équation

de la courbe soit obtenue, et d'après sa seule définition géométrique.

Il suffit, en effet, d'analyser cette définition sous ce point de vue,

en estimant combien de points donnés, ou de droites données soit en

longueur, soit en direction, ou de cercles donnés, etc., elle exige pour

l'entière détermination de la courbe proposée. Cela posé, on saura aussi

d'avance combien il devra entrer de constantes arbitraires dans

l'équation la plus générale de cette courbe, en considérant que chaque

point fixe donné par la définition en introduira deux, chaque droite

donnée également deux, chaque longueur donnée une, chaque cercle

entièrement donné trois, etc. On pourra donc juger immédiatement par là

du nombre de points qu'exige la détermination de la courbe, avec autant

d'exactitude que si l'on avait sous les yeux son équation générale; à

cela près néanmoins de la restriction indiquée ci-dessus pour le cas où

le nombre des termes renfermant les constantes arbitraires serait

inférieur à celui des constantes; restriction qu'on pourra souvent

reconnaître comme inapplicable, si l'analyse de la définition proposée a

montré clairement que les données qu'elle prescrit ne pourraient

nullement varier, soit isolément, soit ensemble, sans qu'il en résultât

pour la courbe un changement quelconque. Mais, lorsque cette restriction

devra être réellement appliquée, cette considération ne fournira d'abord

qu'une limite supérieure du nombre cherché, qui ne pourra être alors

entièrement connu qu'en consultant effectivement l'équation générale.

J'ai supposé jusqu'ici que les points par lesquels on veut déterminer le

cours d'une ligne fussent absolument quelconques; mais, pour compléter

la méthode, il faut examiner le cas où l'on introduirait parmi eux des

points _singuliers_, c'est-à-dire distincts de tous les autres par une

propriété caractéristique quelconque, comme ce que l'on nomme les

_foyers_ dans les sections coniques, les _sommets_, les _centres_, les

points d'_inflexion_ ou de _rebroussement_, etc. Ces points ayant tous

pour caractère d'être uniques, ou du moins déterminés, dans une même

courbe, leurs deux coordonnées sont donc chacune une fonction

déterminée, connue ou inconnue, des constantes qui spécifient

exactement la courbe proposée. Ainsi, donner un seul de ces points,

c'est imposer à ces constantes arbitraires deux conditions algébriques,

ce qui, par conséquent, équivaut analytiquement à donner deux points

ordinaires. La règle générale et fort simple se réduit donc, à cet

égard, à compter toujours pour deux chaque point _singulier_, par

quelque propriété qu'il puisse être défini: à cela près, on rentrera

dans la loi établie ci-dessus.

Toute application spéciale de la théorie générale que je viens

d'indiquer serait ici déplacée. Je crois cependant utile de remarquer,

au sujet de cette application, que le nombre de points nécessaires à

l'entière détermination de chaque courbe, quoique constituant une

circonstance fort importante, n'est point aussi intimement lié qu'on le

croirait d'abord, soit à la nature analytique de l'équation, soit à la

forme géométrique de la ligne. Ainsi, par exemple, on trouve, d'après la

méthode précédente, que la parabole ordinaire, et même les paraboles de

tous les degrés, la logarithmique, la cycloïde, la spirale d'Archimède,

etc., exigent également quatre points pour leur détermination, quoiqu'on

n'ait pu découvrir jusqu'ici aucune autre propriété commune entre des

courbes aussi différentes sous le rapport analytique que sous le

rapport géométrique. Il est néanmoins vraisemblable que cette analogie

ne doit pas être entièrement isolée.

Je choisirai, comme second exemple intéressant, parmi les questions

élémentaires relatives à l'étude générale des lignes, la détermination

des _centres_ dans une courbe plane quelconque. Le caractère géométrique

du _centre_ d'une figure étant, en général, d'être le milieu de toutes

les cordes qui y passent, il en résulte évidemment que, si l'on y place

l'origine du système des coordonnées rectilignes, les points de la

figure auront, deux à deux, par rapport à une telle origine, des

coordonnées égales et de signe contraire. On peut donc reconnaître

immédiatement, d'après l'équation d'une courbe quelconque, si elle a

pour centre l'origine actuelle des coordonnées, puisqu'il suffit

d'examiner si cette équation n'est point altérée, en y changeant à la

fois les signes des deux coordonnées variables, ce qui exige, dans le

cas où il n'y entre que des fonctions algébriques, rationnelles et

entières, que les termes soient tous de degré pair ou tous de degré

impair, suivant le degré de l'équation. Cela posé, quand un tel

changement trouble l'équation, il faut déplacer l'origine d'une manière

indéterminée, et chercher à disposer des deux constantes arbitraires que

cette transformation introduit dans l'équation pour les coordonnées de

la nouvelle origine, de façon à ce que l'équation puisse jouir,

relativement aux nouveaux axes, de la propriété précédente. Si, par des

valeurs réelles convenables des coordonnées de la nouvelle origine, on

peut faire disparaître tous les termes qui empêchaient l'équation de

présenter ce caractère analytique, la courbe aura un centre dont ces

valeurs feront connaître la position: dans le cas contraire, il sera

constaté que la courbe n'a point de centre.

Parmi les questions de géométrie générale à deux dimensions dont la

solution complète ne dépend que de l'analyse ordinaire, je crois devoir

encore indiquer ici celle qui se rapporte à la détermination des

conditions de la _similitude_ entre des courbes quelconques d'un même

_genre_, c'est-à-dire susceptibles d'une même définition ou _équation_,

qui ne les distingue les unes des autres que par les diverses valeurs de

certaines constantes arbitraires relatives à la grandeur de chacune

d'elles. Cette question, importante en elle-même, a d'autant plus

d'intérêt sous le rapport de la méthode, que le phénomène géométrique

qu'il s'agit alors de caractériser analytiquement, est évidemment

purement relatif à la forme, et nullement un phénomène de situation, ce

qui, comme nous l'avons remarqué dans la leçon précédente, donne

toujours lieu à des difficultés spéciales par rapport à notre système

de géométrie analytique, où les idées de position sont seules

directement considérées.

L'emploi de l'analyse différentielle fournirait immédiatement la

solution de ce problème général, en étendant aux courbes, comme il

convient, la définition élémentaire de la similitude pour les figures

rectilignes. Il suffirait, en effet, 1º de calculer, d'après l'équation

de chacune des deux courbes, l'angle de _contingence_ en un point

quelconque, et d'exprimer que cet angle a la même valeur dans les deux

courbes pour des points correspondans; 2º d'après l'expression

différentielle générale de la longueur d'un élément infiniment petit de

chaque courbe, d'exprimer que les élémens homologues des deux courbes

sont entre eux dans un rapport constant. Les conditions analytiques de

la similitude se trouveraient ainsi dépendre des deux premières

fonctions dérivées de l'ordonnée rapportée à l'abcisse. Mais le problème

peut être résolu d'une manière beaucoup plus simple, et néanmoins tout

aussi générale, quoique moins directe, par le simple usage de l'analyse

ordinaire.

Pour cela, il faut d'abord remarquer une propriété élémentaire que

peuvent toujours présenter deux figures semblables de forme quelconque,

quand elles sont placées dans une situation _parallèle_, c'est-à-dire,

de telle façon que tous les élémens de chacune soient respectivement

parallèles aux élémens homologues de l'autre, ce que la similitude

permet évidemment de faire constamment. Dans cette situation, il est

aisé de voir que, si on joint deux à deux par des droites les points

homologues des deux figures, toutes ces lignes de jonction concourront

nécessairement en un point unique, à partir duquel leurs longueurs,

comptées jusqu'à l'une et à l'autre des deux figures semblables, auront

entre elles un rapport constant, égal à celui des deux figures. Il

résulte immédiatement de cette propriété, considérée sous le point de

vue analytique, que, si l'origine des coordonnées rectilignes est

supposée placée au point particulier dont nous venons de parler, les

points homologues des deux courbes semblables auront des coordonnées

constamment proportionnelles, en sorte que l'équation de la première

courbe devra rentrer dans celle de la seconde, en y changeant x en mx,

et y en my, m étant une constante arbitraire égale au rapport linéaire

des deux figures. Avec des coordonnées polaires z et /varphi, dont le

pôle serait placé au même point, les deux équations deviendraient

identiques en changeant seulement z en mz dans l'une d'elles, sans

changer /varphi. La vérification d'un tel caractère algébrique suffira

donc évidemment pour constater la similitude. Mais, de sa

non-vérification, il est clair qu'on ne devra point conclure

immédiatement la dissimilitude des deux courbes comparées, puisque

l'origine ou le pôle pourraient n'être pas placés au point unique pour

lequel cette relation a lieu, ou même que les deux courbes pourraient

n'être pas posées actuellement dans la situation _parallèle_. Il est

néanmoins facile de généraliser et de compléter la méthode sous l'un et

l'autre de ces deux rapports, quoiqu'il semble d'abord impossible

analytiquement de modifier la situation relative de deux courbes. Il

suffira pour cela de changer, à l'aide des formules connues, à la fois

l'origine et la direction des axes si les coordonnées sont rectilignes,

ou le pôle et la direction de l'axe si elles sont polaires, mais en

effectuant cette transformation seulement dans l'une des deux équations.

On cherchera alors à disposer des trois constantes arbitraires

introduites par là, pour que cette équation ainsi modifiée présente,

relativement à l'autre, la propriété analytique indiquée. Si cette

relation peut avoir lieu d'après certaines valeurs réelles des

constantes arbitraires, les deux courbes seront semblables; sinon, leur

dissimilitude sera constatée.

Quoiqu'il ne convienne point de considérer ici aucune application

spéciale de la théorie précédente, je crois cependant utile d'indiquer

à ce sujet une remarque générale. Elle consiste en ce que, toutes les

fois que l'équation d'une courbe, simplifiée le plus possible par la

disposition des axes, ne renfermera qu'une seule constante arbitraire,

toutes les courbes de ce genre seront nécessairement semblables entre

elles. On peut augmenter l'utilité de cette observation, en ce que, sans

considérer même l'équation de la courbe, il suffira d'examiner, dans ce

cas, si sa définition géométrique primitive ne fait dépendre que d'une

seule donnée l'entière détermination de sa grandeur[26]. Quand, au

contraire, l'équation la plus simple de la courbe proposée contiendra

deux constantes arbitraires ou davantage, ou, ce qui est exactement

équivalent, lorsque la définition fera dépendre sa grandeur de plusieurs

données distinctes, les courbes de ce genre ne pourront être semblables

qu'à l'aide de certaines relations entre ces constantes ou ces données,

qui consisteront ordinairement dans leur proportionnalité. C'est ainsi

que toutes les paraboles d'un même degré, d'ailleurs quelconque, sont

semblables entre elles, aussi bien que toutes les logarithmiques, toutes

les cycloïdes ordinaires, tous les cercles, etc.; tandis que deux

ellipses ou deux hyperboles, par exemple, ne sont semblables qu'autant

que leurs axes sont proportionnels.

[Note 26: Cette propriété, qui est une conséquence

évidente de la théorie indiquée ci-dessus, pourrait

d'ailleurs être établie directement par une considération

fort simple. Il suffirait de remarquer que, dans ce cas, les

diverses courbes de ce genre pourraient coïncider en les

construisant sur une échelle différente, d'où résulte

clairement leur similitude nécessaire.]

Je me borne à ce petit nombre de questions générales relatives aux

lignes, parmi celles dont la solution complète dépend seulement de

l'analyse ordinaire. On n'y doit pas comprendre la détermination de ce

qu'on appelle les _foyers_, la recherche des _diamètres_, etc., et

plusieurs autres problèmes de ce genre, qui, bien que susceptibles

d'être proposés et résolus pour des courbes quelconques, n'ont de

véritable intérêt qu'à l'égard des sections coniques. Relativement aux

_diamètres_, par exemple, c'est-à-dire aux lieux géométriques des

milieux d'un système quelconque de cordes parallèles, il est aisé de

former une méthode générale pour déduire de l'équation d'une courbe

l'équation commune de tous ses diamètres. Mais une telle considération

ne peut faciliter l'étude d'une courbe qu'autant que les diamètres se

trouvent être des lignes plus simples et plus connues que la courbe

primitive; et même cette recherche n'a vraiment une grande utilité que

lorsque tous les diamètres sont des lignes droites. Or, c'est ce qui n'a

lieu que dans les courbes du second degré. Pour toutes les autres, les

diamètres sont, en général, des courbes aussi peu connues et souvent

même d'une étude plus difficile que la courbe proposée. C'est pourquoi

je ne dois point ici considérer une telle question, ni aucune autre

semblable, quoique, dans les traités spéciaux de géométrie analytique,

il convînt d'ailleurs de les présenter d'abord, autant que possible,

sous un point de vue entièrement général.

Je passe donc immédiatement à l'examen des théories de géométrie

générale à deux dimensions qui ne peuvent être complétement établies

qu'à l'aide de l'analyse transcendante.

La première et la plus simple d'entre elles consiste dans la

détermination des tangentes aux courbes planes. Ayant eu occasion, dans

la sixième leçon, d'indiquer la solution générale de cet important

problème, d'après chacun des divers points de vue fondamentaux propres à

l'analyse transcendante, il est inutile d'y revenir ici. Je ferai

seulement observer à ce sujet que la question fondamentale ainsi

considérée suppose connu le point de contact de la droite avec la

courbe, tandis que la tangente peut être déterminée par plusieurs autres

conditions, qu'il faut alors faire rentrer dans la précédente, en

déterminant préalablement les coordonnées du point de contact, ce qui

est ordinairement très-facile. Ainsi, par exemple, si la tangente est

assujétie à passer par un point donné extérieur à la courbe, les

coordonnées de ce point devant satisfaire à la formule générale de

l'équation de la tangente à cette courbe, formule qui contient les

coordonnées inconnues du point de contact, ce dernier point sera

déterminé par une telle relation combinée avec l'équation de la courbe

proposée. De même, si la tangente cherchée doit être parallèle à une

droite donnée, il faudra égaler le coéfficient général qui marque sa

direction en fonction des coordonnées du point de contact à celui qui

détermine celle de la droite donnée, et la combinaison de cette

condition avec l'équation de la courbe fera encore connaître ces

coordonnées.

Afin de considérer sous un point de vue plus étendu les problèmes

relatifs aux tangentes, il peut être utile d'exprimer distinctement la

relation qui doit exister entre les deux constantes arbitraires

contenues dans l'équation générale d'une ligne droite et les diverses

constantes propres à une courbe quelconque donnée, pour que la droite

soit tangente à la courbe. À cet effet, il suffit d'observer que les

deux constantes par lesquelles se trouve fixée à chaque instant la

position de la tangente étant des fonctions connues des coordonnées du

point de contact, l'élimination de ces deux coordonnées entre ces deux

formules et l'équation de la courbe proposée fournira une relation

indépendante du point de contact et contenant seulement les constantes

des deux lignes, qui sera le caractère analytique cherché du phénomène

d'un contact indéterminé. On se servirait, par exemple, de telles

expressions pour déterminer une tangente commune à deux courbes données,

en calculant les deux constantes propres à cette droite d'après les deux

relations qu'entraînerait ainsi son contact avec l'une et l'autre

courbe.

La question fondamentale des tangentes est le point de départ de

plusieurs autres recherches générales plus ou moins importantes

relativement aux courbes, qu'il est aisé d'en faire dépendre. La plus

directe et la plus simple de ces questions secondaires consiste dans la

détermination des _asymptotes_, ou du moins des _asymptotes_

rectilignes, les seules, en général, qu'il soit intéressant de

connaître, parce qu'elles seules contribuent réellement à faciliter

l'étude d'une courbe. On sait que l'_asymptote_ est une droite qui

s'approche indéfiniment et d'aussi près qu'on veut d'une courbe, sans

cependant pouvoir jamais l'atteindre rigoureusement. Elle peut donc être

envisagée comme une tangente dont le point de contact s'éloigne à

l'infini. Ainsi, pour la déterminer, il suffit de supposer infinies les

coordonnées du point de contact dans les deux formules générales qui

expriment, d'après l'équation de la courbe, en fonction de ces

coordonnées, les deux constantes par lesquelles est fixée la position de

la tangente. Si ces deux constantes prennent alors des valeurs réelles

et compatibles entre elles, la courbe donnée aura des asymptotes dont un

tel calcul fera connaître le nombre et la situation; si ces valeurs sont

imaginaires ou incompatibles, ce sera la preuve que la courbe proposée

n'a point d'asymptotes, du moins rectilignes. On voit que cette

détermination est exactement analogue à celle d'une tangente menée par

un point de la courbe dont les coordonnées seraient finies. Il arrivera

seulement, dans un assez grand nombre de cas, que les deux valeurs

cherchées se présenteront sous une forme indéterminée, ce qui est un

inconvénient général des formules algébriques, quoiqu'il doive sans

doute avoir lieu plus fréquemment en attribuant aux variables des

valeurs infinies. Mais on sait qu'il existe une méthode analytique

générale pour estimer la vraie valeur de toute expression semblable; il

suffira donc alors d'y recourir.

On peut rattacher aussi, quoique d'une manière beaucoup moins directe, à

la théorie des tangentes, la théorie tout entière des divers points

_singuliers_, dont la détermination contribue éminemment à la

connaissance de toute courbe qui en présente, comme les points

d'_inflexion_, les points _multiples_, les points de _rebroussement_,

etc. Relativement aux points d'_inflexion_, par exemple, c'est-à-dire à

ceux où une courbe de concave devient convexe, ou de convexe concave, il

faut d'abord examiner le caractère analytique immédiatement propre à la

concavité ou à la convexité, ce qui dépend de la manière dont varie la

direction de la tangente. Quand la courbe est concave vers l'axe des

abcisses, elle fait avec lui un angle de plus en plus petit à mesure

qu'elle s'en éloigne; au contraire, lorsqu'elle est convexe, l'angle

qu'elle fait avec l'axe devient de plus en plus grand en s'en écartant

davantage. On peut donc directement reconnaître, d'après l'équation

d'une courbe, le sens de sa courbure à chaque instant: il suffit

d'examiner si le coéfficient qui marque l'inclinaison de la tangente,

c'est-à-dire la fonction dérivée de l'ordonnée, prend des valeurs

croissantes ou des valeurs décroissantes à mesure que l'ordonnée

augmente; dans le premier cas, la courbe tourne sa convexité vers l'axe

des abcisses; dans le second, sa concavité. Cela posé, s'il y a

_inflexion_ en quelque point, c'est-à-dire si la courbure change de

sens, il est clair qu'en ce point l'inclinaison de la tangente sera

devenue un _maximum_ ou un _minimum_, suivant qu'il s'agira du passage

de la convexité à la concavité, ou du passage inverse. On trouvera donc

en quels points ce phénomène peut avoir lieu, à l'aide de la théorie

ordinaire des _maxima_ et _minima_, dont l'application à cette recherche

apprendra évidemment que, pour l'abcisse du point d'inflexion, la

seconde fonction dérivée de l'ordonnée proposée doit être nulle, ce qui

suffira pour déterminer l'existence et la position de ce point. Cette

recherche peut ainsi être rattachée à la théorie des tangentes,

quoiqu'elle soit ordinairement présentée d'après la théorie du cercle

osculateur. Il en serait de même, avec plus ou moins de difficulté,

relativement à tous les autres points _singuliers_.

Un second problème fondamental que présente l'étude générale des

courbes, et dont la solution complète exige un emploi plus étendu de

l'analyse transcendante, est l'importante question de la mesure de la

_courbure_ des courbes au moyen du cercle _osculateur_ en chaque point,

dont la découverte suffirait seule pour immortaliser le nom du grand

Huyghens.

Le cercle étant la seule courbe qui présente en tous ses points une

courbure uniforme, d'autant plus grande d'ailleurs que le rayon est plus

petit, quand les géomètres se sont proposé de soumettre à une

estimation précise la courbure de toute autre courbe quelconque, ils ont

dû naturellement la comparer en chaque point au cercle qui pouvait avoir

avec elle le plus intime contact possible, et qu'ils ont nommé, pour

cette raison, cercle _osculateur_, afin de le distinguer des cercles

simplement _tangens_, qui sont en nombre infini au même point de courbe,

tandis que le cercle osculateur est évidemment unique. En considérant

cette question sous un autre aspect, on conçoit que la courbure d'une

courbe en chaque point pourrait aussi être estimée par l'angle plus ou

moins grand de deux élémens consécutifs, qu'on appelle angle de

_contingence_. Mais, il est aisé de reconnaître que ces deux mesures

sont nécessairement équivalentes, puisque le centre du cercle osculateur

sera d'autant plus éloigné que cet angle de contingence sera plus obtus:

on voit même, sous le point de vue analytique, que l'expression du rayon

de ce cercle fournit immédiatement la valeur de cet angle. D'après cette

conformité évidente des deux points de vue, les géomètres ont dû

préférer habituellement la considération du cercle osculateur, comme

plus étendue et se prêtant mieux à la déduction des autres théories

géométriques qui se rattachent à cette conception fondamentale.

Cela posé, la manière la plus simple et la plus directe de déterminer

le cercle osculateur consiste à l'envisager, d'après la méthode

infinitésimale proprement dite, comme passant par trois points

infiniment voisins de la courbe proposée, ou, en d'autres termes, comme

ayant avec elle deux élémens consécutifs communs, ce qui le distingue

nettement de tous les cercles simplement tangens, avec lesquels la

courbe n'a qu'un seul élément commun. Il résulte de cette notion, en

ayant égard à la construction nécessaire pour décrire un cercle passant

par trois points donnés, que le centre du cercle osculateur, ou ce qu'on

appelle le _centre de courbure_ de la courbe en chaque point, peut être

regardé comme le point d'intersection de deux normales infiniment

voisines, en sorte que la question se réduit à trouver ce dernier point.

Or, cette recherche est facile, en formant, d'après l'équation générale

de la tangente à une courbe quelconque, celle de la normale qui lui est

perpendiculaire, et faisant ensuite varier d'une quantité infiniment

petite, dans cette dernière équation, les coordonnées du point de

contact, afin de passer à la normale infiniment voisine: la

détermination de la solution commune à ces deux équations, qui sont du

premier degré par rapport aux deux coordonnées du point d'intersection,

suffit pour faire trouver les deux formules générales qui expriment les

coordonnées du centre de courbure d'une courbe en un point quelconque.

Ces formules une fois obtenues, la recherche du rayon de courbure

n'offre plus aucune difficulté, puisqu'elle se réduit à calculer la

distance de ce centre de courbure au point correspondant de la courbe.

En appelant /alpha, /beta, les coordonnées rectilignes du centre de

courbure d'une courbe quelconque en un point dont les coordonnées sont

x, y, et nommant r le rayon de courbe, on trouve par cette méthode les

formules connues. /[/alpha =

x-/frac{/frac{dy}{dx}/left(1+/frac{dy^2}{dx^2}/right)}{/frac{d^2y}{dx^2}},

;/beta

= y+/frac{/left(1+/frac{dy^2}{dx^2}/right)}{/frac{d^2y}{dx^2}},/]

/[r=/frac{/left(1+/frac{dy^2}{dx^2}/right)^{/frac{3}{2}}}{/frac{d^2y}

{dx^2}}/]

On conçoit de quelle importance est la détermination du rayon de

courbure, et combien la discussion de la manière générale dont il varie

aux différens points d'une courbe, doit contribuer à la connaissance

approfondie de cette courbe. Cet élément a surtout ceci de

très-remarquable, entre tous les autres sujets ordinaires de recherches

dans la géométrie analytique, qu'il se rapporte directement, par sa

nature, à la forme même de la courbe, sans dépendre aucunement de sa

position. On voit que, sous le rapport analytique, il exige la

considération simultanée des deux premières fonctions dérivées de

l'ordonnée.

La théorie des centres de courbure conduit naturellement à l'importante

notion des _développées_, qui sont maintenant définies comme étant les

lieux géométriques de tous les centres de courbure de chaque courbe en

ses différens points, quoique, au contraire, dans la conception

primitive de cette branche de la géométrie, Huyghens eût déduit l'idée

du cercle osculateur de celle de la développée, directement envisagée

comme engendrant par son développement la courbe primitive, ou la

_développante_. Il est aisé de reconnaître que ces deux manières de voir

rentrent l'une dans l'autre. Cette développée présente évidemment, par

quelque mode qu'on l'obtienne, deux propriétés générales et nécessaires

relativement à la courbe quelconque, dont elle dérive: la première,

d'avoir pour tangentes les normales à celle-ci; et la seconde, que la

longueur de ses arcs soit égale à celle des rayons de courbure

correspondans de la développante. Quant au moyen d'obtenir l'équation de

la développée d'une courbe donnée, il est clair qu'entre les deux

formules citées ci-dessus pour exprimer les coordonnées du centre de

courbure, il suffit d'éliminer, dans chaque cas, les coordonnées x, y,

du point correspondant de la courbe proposée, à l'aide de l'équation de

cette courbe: l'équation en /alpha, /beta qui résultera de

l'élimination, sera celle de la développée demandée. On pourrait

également entreprendre de résoudre la question inverse, c'est-à-dire de

trouver la développante d'après la développée. Mais il faut remarquer

qu'une élimination analogue à la précédente ne fournirait alors, pour la

courbe cherchée, qu'une équation contenant, outre x et y, les deux

fonctions dérivées dy/dx, d^2y/dx^2; en sorte qu'après cette analyse

préparatoire, la solution complète du problème exigerait encore

l'intégration de cette équation différentielle du second ordre ce qui,

vu l'extrême imperfection du calcul intégral, serait le plus souvent

impossible, si, par la nature propre d'une telle recherche, la courbe

demandée ne devait point, comme j'ai eu occasion de l'indiquer dans la

septième leçon, être représentée par la solution _singulière_, que la

simple différentiation peut toujours faire obtenir, l'intégrale générale

ne désignant ici que le système des cercles osculateurs, dont la

connaissance n'est point l'objet de la question proposée. Il en serait

de même toutes les fois qu'on aurait à déterminer une courbe d'après une

propriété quelconque de son rayon de courbure. Cet ordre de questions

est exactement analogue aux problèmes plus simples qui constituent ce

que, dans l'origine de l'analyse transcendante, on appelait la _Méthode

inverse des tangentes_, où l'on se proposait de déterminer une courbe

par une propriété donnée de sa tangente en un point quelconque.

Par des considérations géométriques plus ou moins compliquées, analogues

à celle qui fournit les développées, les géomètres ont déduit d'une même

courbe primitive quelconque diverses autres courbes secondaires, dont

les équations peuvent être obtenues d'après des procédés semblables. Les

plus remarquables d'entre elles sont les _caustiques_ par réflexion ou

par réfraction, dont la première idée est due à Tschirnaüs, quoique

Jacques Bernouilli en ait seul établi la véritable théorie générale. Ce

sont, comme on sait, des courbes formées par l'intersection continuelle

des rayons de lumière infiniment voisins qu'on supposerait réfléchis ou

réfractés par la courbe primitive. En partant de la loi géométrique de

la réflexion ou de la réfraction de la lumière, consistant en ce que

l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence, ou en ce que le

sinus de l'angle de réfraction est un multiple constant et connu du

sinus de l'angle d'incidence, il est évident que la recherche de ces

_caustiques_ se réduit à une pure question de géométrie, parfaitement

semblable à celle des développées, conçues comme formées par

l'intersection continuelle des normales infiniment voisines. Le problème

se résoudra donc analytiquement en suivant une marche analogue, au sujet

de laquelle toute autre indication serait ici superflue. Le calcul sera

seulement plus laborieux, surtout si les rayons incidens ne sont pas

supposés parallèles entre eux ou émanés d'un même point.

Les développées, les caustiques, et toutes les autres lignes déduites

d'une même courbe principale à l'aide de constructions analogues, sont

formées par les intersections continuelles de droites infiniment

voisines soumises à une certaine loi. Mais on peut aussi, en

généralisant le plus possible cette considération géométrique, concevoir

des courbes produites par l'intersection continuelle de certaines

courbes infiniment voisines, assujéties à une même loi quelconque. Cette

loi consiste ordinairement en ce que toutes ces courbes sont

représentées par une équation commune, d'ailleurs quelconque, d'où elles

dérivent successivement en donnant diverses valeurs à une certaine

constante arbitraire. On peut alors se proposer de trouver le lieu

géométrique des points d'intersection de ces courbes consécutives, qui

correspondent à des valeurs infiniment rapprochées de cette constante

arbitraire conçue comme variant d'une manière continue. Leïbnitz a

imaginé le premier les recherches de cette nature, qui ont ensuite été

fort étendues par Clairaut et surtout par Lagrange. Pour traiter le cas

le plus simple, celui que je viens de caractériser exactement, il suffit

évidemment de différentier l'équation générale proposée par rapport à la

constante arbitraire que l'on considère, et d'éliminer ensuite cette

constante entre cette équation différentielle et l'équation primitive;

on obtiendra ainsi, entre les deux coordonnées variables, une équation

indépendante de cette constante, qui sera celle de la courbe cherchée,

dont la forme différera souvent beaucoup de celle des courbes

génératrices. Lagrange a établi, au sujet de cette relation géométrique,

un important théorème général, en montrant que, sous le point de vue

analytique, la courbe ainsi obtenue et les courbes génératrices ont

nécessairement une même équation différentielle, dont l'intégrale

complète représente le système des courbes génératrices, tandis que sa

solution _singulière_ correspond à la courbe des intersections.

J'ai considéré jusqu'ici la théorie de la courbure des courbes suivant

l'esprit de la méthode infinitésimale proprement dite, qui s'adapte en

effet bien plus simplement qu'aucune autre à toute recherche de ce

genre. La conception de Lagrange, relativement à l'analyse

transcendante, présentait surtout, par sa nature, de grandes

difficultés spéciales pour la solution directe d'une telle question,

comme je l'ai déjà remarqué dans la sixième leçon. Mais ces difficultés

ont si heureusement excité le génie de Lagrange, qu'elles l'ont conduit

à la formation de la théorie générale des contacts, dont l'ancienne

théorie du cercle osculateur se trouve n'être plus qu'un cas particulier

fort simple. Il importe au but de cet ouvrage de considérer maintenant

cette belle conception, qui est peut-être, sous le rapport

philosophique, l'objet le plus profondément intéressant que puisse

offrir jusqu'ici la géométrie analytique.

Comparons une courbe quelconque donnée y=f(x) à une autre courbe

variable z=/varphi(x), et cherchons à nous former une idée précise des

divers degrés d'intimité qui pourront exister entre ces deux courbes, en

un point commun, suivant les relations qu'on supposera entre la fonction

/varphi et la fonction f. Il suffira pour cela de considérer la distance

verticale des deux courbes en un autre point de plus en plus rapproché

du premier, afin de la rendre successivement la moindre possible, eu

égard à la corrélation des deux fonctions. Si h désigne l'accroissement

qu'éprouve l'abcisse en passant à ce nouveau point, cette distance, qui

est égale à la différence des deux ordonnées correspondantes, pourra

être développée, d'après la formule de Taylor, suivant les puissances

ascendantes de h, et aura pour expression la série,

/[D=/left(f'(x)-/varphi(x)/right)h +

/left(f''(x)-/varphi''(x)/right)/frac{h^2}{1.2}/] /[+

/left(f'''(x)-/varphi'''(x)/right)/frac{h^3}{1.2.3} + /mbox{/rm etc}./]

En concevant, ce qui est évidemment toujours possible, h tellement

petit, que le premier terme de cette série soit supérieur à la somme de

tous les autres, il est clair que la courbe z aura avec la courbe y un

rapprochement d'autant plus intime, que la nature de la fonction

variable /varphi permettra de supprimer un plus grand nombre de termes

dans ce développement, à partir du premier. Le degré d'intimité des deux

courbes sera donc exactement apprécié, sous le point de vue analytique,

par le nombre plus ou moins grand de fonctions dérivées successives de

leurs ordonnées qui auront la même valeur au point que l'on considère.

De là, l'importante conception générale des divers ordres de _contacts_

plus ou moins parfaits, dont la notion du cercle osculateur comparé aux

cercles simplement tangens n'avait présenté jusqu'alors qu'un seul

exemple particulier. Ainsi, après la simple intersection, le premier

degré de rapprochement entre deux courbes a lieu quand les premières

dérivées de leurs ordonnées sont égales; c'est le _contact du premier

ordre_, ou ce qu'on appelle ordinairement le simple contact, parce qu'il

a été long-temps le seul connu. Le _contact du second ordre_ exige de

plus que les secondes dérivées des fonctions f et /varphi soient égales:

en y joignant encore l'égalité de leurs troisièmes dérivées, on

constitue un _contact du troisième ordre_, et ainsi de suite à l'infini.

Au delà du premier ordre, les contacts portent souvent le nom

d'_osculations_ du premier ordre, du second ordre, etc.

Les contacts du premier et du second ordre peuvent être caractérisés

géométriquement par une observation fort simple, en ce qu'il en résulte

évidemment que les deux courbes comparées ont au point commun, dans un

cas, la même tangente, et, dans l'autre, le même cercle de courbure,

puisque la tangente à chaque courbe dépend de la première dérivée de son

ordonnée, et le cercle de courbure, des deux premières dérivées

successives. Mais cette considération ne conviendrait plus au-delà du

second ordre pour déterminer l'idée géométrique du contact. Lagrange

s'est borné, sous ce rapport, à assigner le caractère général qui

résulte immédiatement de l'analyse ci-dessus indiquée, et qui consiste

en ce que lorsque la courbe z est déterminée de manière à avoir avec la

courbe y un contact de l'ordre n, produit analytiquement par l'égalité

de toutes les fonctions dérivées jusqu'à celle de l'ordre n, aucune

autre courbe z, de même nature que la précédente, mais qui ne

satisferait qu'à un moindre nombre de conditions analytiques, et qui,

par conséquent, n'aurait avec la courbe y qu'un contact moins intime, ne

pourrait passer entre les deux courbes, puisque l'intervalle de

celles-ci a reçu la plus petite valeur dont il était susceptible d'après

une telle relation des deux équations.

Lorsqu'on a particularisé la nature de la courbe z ainsi comparée à une

courbe quelconque donnée y, l'ordre du contact le plus intime qu'elle

peut avoir avec celle-ci dépend évidemment du nombre plus ou moins grand

de constantes arbitraires que renferme son équation la plus générale, un

contact de l'ordre n exigeant n+1 conditions analytiques, qui ne

sauraient être remplies qu'avec un pareil nombre de constantes

disponibles. Par conséquent, une ligne droite, dont l'équation la plus

générale contient seulement deux constantes arbitraires, ne peut avoir

avec une courbe quelconque qu'un contact du premier ordre: d'où découle

la théorie ordinaire des tangentes. L'équation du cercle renfermant, en

général, trois constantes arbitraires, le cercle peut avoir avec une

courbe quelconque un contact du second ordre, et de là résulte, comme

cas particulier, l'ancienne théorie du cercle osculateur. En

considérant une parabole, comme il y a quatre constantes arbitraires

dans son équation la plus complète et la plus simple, elle est

susceptible, comparée à toute autre courbe, d'une intimité plus

profonde, qui peut aller jusqu'au contact du troisième ordre: de même,

une ellipse comporterait un contact du quatrième ordre, etc.

La considération précédente est propre à suggérer une interprétation

géométrique de cette théorie générale des contacts, qui me semble

destinée à compléter le travail de Lagrange, en assignant, pour définir

directement les divers ordres de contacts, un caractère concret plus

simple et plus clair que celui indiqué par Lagrange. En effet, ce nombre

plus ou moins grand de constantes arbitraires contenues dans une

équation a pour signification géométrique, comme nous l'avons établi en

commençant cette leçon, le nombre des points nécessaires à l'entière

détermination de la courbe correspondante, lequel se trouve ainsi

marquer le degré d'intimité dont cette courbe est susceptible

relativement à toute autre. Or, d'un autre côté, la loi analytique qui

exprime ce contact par l'égalité d'un pareil nombre de dérivées

successives des deux ordonnées, indique évidemment que les deux courbes

ont alors autant de points infiniment voisins communs; puisque, d'après

la nature des différentielles, il est clair que la différentielle de

l'ordre n dépend de la comparaison de n+1 ordonnées consécutives. On

peut donc se faire directement une idée nette des divers ordres de

contacts, en disant qu'ils consistent dans la communauté d'un nombre

plus ou moins grand de points infiniment voisins entre les deux courbes.

En termes plus rigoureux, on définirait, par exemple, l'ellipse

osculatrice au troisième ordre, en la regardant comme la limite vers

laquelle tendraient les ellipses passant par cinq points de la courbe

proposée, à mesure que quatre de ces points supposés mobiles se

rapprocheraient indéfiniment du cinquième supposé fixe.

Cette théorie générale des contacts est évidemment propre, par sa

nature, à fournir une connaissance de plus en plus profonde de la

courbure d'une courbe quelconque, en lui comparant successivement

diverses courbes connues, susceptibles d'un contact de plus en plus

intime; ce qui permettrait de rendre aussi exacte qu'on voudrait la

mesure de la courbure, en changeant convenablement le terme de

comparaison. Ainsi, il est clair, d'après les considérations

précédentes, que l'assimilation de tout arc de courbe infiniment petit à

un arc de parabole, en ferait connaître la courbure avec plus de

précision que par l'emploi du cercle osculateur; et la comparaison avec

l'ellipse procurerait encore plus d'exactitude, etc.; en sorte qu'en

destinant chaque type primitif à approfondir l'étude du type suivant, on

pourrait perfectionner à l'infini la théorie des courbes. Mais la

nécessité d'avoir une connaissance nette et familière de la courbe ainsi

adoptée comme unité de courbure, détermine les géomètres à renoncer à

cette haute perfection spéculative, pour se contenter, en réalité, de

comparer toutes les courbes au cercle seulement, en vertu de

l'uniformité de courbure, propriété caractéristique du cercle. Aucune

autre courbe, en effet, ne peut être regardée, sous ce rapport, comme

assez simple et assez connue pour pouvoir être utilement employée,

quoique l'on n'ignore plus que le cercle n'est pas l'unité de courbure

la plus convenable abstraitement. Lagrange s'est donc borné

définitivement à déduire de sa conception générale la théorie du cercle

osculateur, ainsi présentée sous un point de vue purement analytique. Il

est même remarquable que de cette seule considération il ait pu conclure

avec facilité les deux propriétés fondamentales ci-dessus indiquées pour

les développées, que la simple analyse paraissait d'abord si peu propre

à établir.

J'ai cru devoir considérer la théorie des contacts des courbes dans sa

plus grande extension spéculative, afin d'en faire saisir convenablement

le véritable caractère. Quoiqu'on doive la réduire finalement à la

seule détermination effective du cercle osculateur, il y a sans doute,

sous le rapport philosophique, une profonde différence entre concevoir

cette dernière considération, pour ainsi dire, comme le dernier terme

des efforts de l'esprit humain dans l'étude des courbes, ainsi qu'on le

faisait avant Lagrange, et n'y voir, au contraire, qu'un simple cas

particulier d'une théorie générale très-étendue, à l'examen duquel on

doit habituellement se borner, en sachant néanmoins que d'autres

comparaisons pourraient perfectionner davantage la doctrine géométrique.

Après avoir envisagé les principales questions de géométrie générale

relatives aux propriétés des courbes, il me reste à signaler celles qui

se rapportent aux rectifications et aux quadratures, dans lesquelles

consiste proprement, suivant l'explication donnée dans la dixième leçon,

le but définitif de la science géométrique. Mais ayant eu occasion

précédemment (_voyez_ la 6me leçon) d'établir les formules générales

qui expriment, à l'aide de certaines intégrales, la longueur et l'aire

d'une courbe plane quelconque dont l'équation rectiligne est donnée, et

devant d'ailleurs m'interdire ici toute application à aucune courbe

particulière, cette partie importante du sujet se trouve suffisamment

traitée. Je me bornerai seulement à indiquer les formules propres à

déterminer l'aire et le volume des corps produits par la révolution des

courbes planes autour de leurs axes.

Supposons, comme on peut évidemment toujours le faire, que l'axe de

rotation soit pris pour axe des abcisses; et, suivant l'esprit de la

méthode infinitésimale proprement dite, la seule bien convenable

jusqu'ici aux recherches de cette nature, concevons que l'abcisse

augmente d'une quantité infiniment petite: cet accroissement déterminera

dans l'arc et dans l'aire de la courbe des augmentations différentielles

analogues qui, par la révolution autour de l'axe, engendreront les

_élémens_ de la surface et du volume cherchés. Il est aisé de voir que,

en négligeant seulement un infiniment petit du second ordre tout au

plus, on pourra regarder ces élémens comme égaux à la surface et au

volume du tronc de cône ou du cylindre correspondant, ayant pour hauteur

la différentielle de l'abcisse, et pour rayon de sa base l'ordonnée du

point considéré. D'après cela, en appelant S et V la surface et le

volume demandés, les plus simples propositions de la géométrie

élémentaire fourniront immédiatement les équations différentielles

générales /[dS=2/pi ydx,/;dV=/pi y^2dx./] Ainsi, lorsque la relation

entre y et x sera donnée dans chaque cas particulier, les valeurs de S

et de V seront exprimées par les deux intégrales /[S=2/pi /int

yds,/;V=/pi/int y^2dx;/] prises entre les limites convenables. Telles

sont les formules invariables d'après lesquelles, depuis Leïbnitz, les

géomètres ont résolu un grand nombre de questions de ce genre, quand les

progrès du calcul intégral l'ont permis.

On pourrait aussi comprendre au nombre des recherches de géométrie

générale à deux dimensions, l'importante détermination des centres de

gravité des arcs ou des aires appartenant à des courbes quelconques,

quoique cette considération ait son origine dans la mécanique

rationnelle. Car, en définissant le centre de gravité comme étant le

_centre des moyennes distances_, c'est-à-dire un point dont la distance

à un plan ou à un axe quelconque est la moyenne arithmétique entre les

distances de tous les points du corps à ce plan ou à cet axe, il est

clair que cette question devient purement géométrique, et peut être

traitée sans aucun recours à la mécanique. Mais, malgré une telle

considération, dont nous reconnaîtrons plus tard l'importance pour

généraliser suffisamment et avec facilité la notion du centre de

gravité, il est certain, d'un autre côté, que la destination

essentielle de cette recherche doit continuer à la faire classer plus

convenablement parmi les questions de mécanique; quoique, par sa nature

propre, et aussi par le caractère analytique de la méthode

correspondante, elle appartienne réellement à la géométrie, ce qui m'a

engagé à l'indiquer ici par anticipation.

Telles sont les principales questions fondamentales dont se compose le

système actuel de notre géométrie générale à deux dimensions. On voit

que, sous le rapport analytique, elles peuvent être nettement

distinguées en trois classes: la première, comprenant les recherches

géométriques qui dépendent seulement de l'analyse ordinaire; la seconde,

celles dont la solution exige l'emploi du calcul différentiel; la

troisième, enfin, celles qui ne peuvent être résolues qu'à l'aide du

calcul intégral.

Il nous reste maintenant à considérer sous le même aspect, dans la leçon

suivante, l'ensemble de la géométrie générale à trois dimensions.

Cours de philosophie positive. (1/6) · 第 18 / 39 题