歐幾裡得幾何原本:命題1,2,3

2020-12-01 蝸牛談原理

一、命題1

在一個已知有限直線上作一個等邊三角形。

已知給定線段為AB。在線段AB上作等邊三角形。

以A為圓心,並以AB為半徑作圓BCD[公設3],再以B為圓心,並以BA作為半徑作圓ACE[公設3];從兩圓的交點C分別到A和B,連接CA和CB[公設1]。

圖1,幾何是邏輯最嚴密的學科

因為點A是圓CDB的圓心,所以AC=AB[定義15]。又因為,點B是圓CAE的圓心,所以BC=BA[定義15]。又知道CA=AB,CB=AB。由[公理1]等於同量的量彼此相等。所以,CA=CB。因此,三條線段CA、AB和BC彼此相等。

因此,三角形ABC是等邊的,且在給定線段AB上作出了這個三角形。

二、命題2

由一個已知點作一條線段等於已知線段。

設A為已知點,BC為已知線段。要求以A為端點,作長度與BC相等的線段。

圖2,幾何不會在中間出現邏輯斷層

連接AB,得到直線AB[公設1],在AB上作等邊三角形DAB[命題1]。分別延長DA,DB成直線AE,BF[公設2]。以B為圓心,以BC為半徑,作圓CGH[公設3],在以D為圓心,DG為半徑,作圓GKL[公設3]。

因為B是圓CGH的圓心,所以BC=BG[定義15]。同理,因為D是圓GKL的圓心,所以DL=DG[定義15]。又DA=DB。所以餘量AL=餘量BG[公理3]。已證明BC=BG,所以AL和BC都等於BG。又由等於同量的量彼此相等[公理1]。所以,AL=BC。

因此,以A為端點作出線段AL等於已知線段BC。這就是命題2的決論。

三、命題3

兩條不相等的線段,在長的線段上可以截取一條線段使它等於另一條線段。

圖3,幾何裡,0.999···≠1

設線段AB和C是兩條不相等的線段,且AB長於C。要求從AB上截取一條線段,使其等於線段C。

由A作AD等於線段C[命題2],以A為圓心,以AD為半徑畫圓DEF[公設3]。

因為A是圓DEF的圓心,所以AE=AD[定義15]。又因為線段C=AD,所以AE和C都等於AD。所以AE=C[公理1]

因此,兩條已知不相等的線段AB和C,從AB上截取的線段AE等於線段C。這就是命題3的決論。

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