开篇页面
题献菲茨威廉伯爵
[奥利弗·伯恩](entity:character-recall-character-oliver-byrne-fb8f929d4027)将本书题献给[威廉·温特沃思-菲茨威廉,第四代菲茨威廉伯爵](entity:character-recall-character-william-wentworth-f-8267c97c7a5c),并将本书呈献为一位恭顺而受其恩惠的仆人所作的献礼。这篇题献在本书的教学论证开始之前,确立了个人赞助关系。
它将这部数学著作呈现为不仅是技术手册,也是得到贵族认可支持的公共教育事业。
现存版本的开篇页面
档案馆版本
本书说明其由[互联网档案馆](entity:organization-recall-organization-internet-archive-a8516c93b82e)提供,并于2011年在[多伦多大学](entity:organization-recall-organization-university-of-to-fd6c32f6d10f)的资助下完成数字化。档案说明将这部十九世纪著作与现代保存网络联系起来。
这种传播使读者在原始出版很久之后,仍能接触到这场数学教学实验。
引言前部
几何学的价值
引言认为,艺术与科学已经发展得如此广博,以至于更容易掌握知识的方法,与新的发现同等重要。[几何学](entity:concept-recall-concept-geometry-30a5e55ccca2)尤其有价值,因为它培养探究能力,提升心智,强化推理,并支持测量、工程、航海、力学、光学和天文学等实用职业。
本书将[欧几里得《几何原本》文献](entity:object-recall-object-the-elements-of-euclid-5ca5b5faf17b)置于这一教育理想的中心,称其为整个文明世界数学科学的基础。
引言前部
几何学作为心智体操
作者回忆说,[几何学](entity:concept-recall-concept-geometry-30a5e55ccca2)曾被[希腊](entity:location-recall-location-greece-6f5775f30806)的古代哲学家以及[柏拉图](entity:character-recall-character-plato-f4afa87e1c00)和[约翰·海因里希·裴斯泰洛齐](entity:character-recall-character-johann-heinrich-pes-22e927c0f760)的学校采用,作为最好的心智训练。它的价值不仅在于命题本身,也在于培养严密思考的习惯。
这一论[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)将几何学变成教育的典范,其应当教导有纪律的推理,而不是被动的记忆。
引言前部
对枯燥教学的批评
引言谴责命题的传统呈现方式,认为其中的形式主义和反复证明遮蔽了证据的顺序。即使学生具备足够的理解力,也仍被一种令人厌烦的方法拖累,使推理沦为记忆练习。
作者提出的补救办法是激发好奇心,教师应唤醒潜藏的能力,而不是用僵硬的程序遮蔽学科内容。
批评传统教学之后
彩色方法
[奥利弗·伯恩](entity:character-recall-character-oliver-byrne-fb8f929d4027)介绍了一套用颜色标识图中[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)、[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)和其他部分的体系。不同于任意的字母,颜色使各个部分能够在视觉上自行命名,让图形与证明之间的对应关系立即显现。
这种方法被视为传统[几何学](entity:concept-recall-concept-geometry-30a5e55ccca2)的辅助,而非对其的否定;它能够加快教学、改善记忆,并使学习者的注意力始终集中于正在证明的对象。
介绍彩色方法期间
贺拉斯的视觉格言
本书引用[贺拉斯](entity:character-recall-character-horace-b10f546a44e5)的格言[“经耳朵传入的事物较难打动心灵”](entity:expression-recall-expression-segnius-irritant-a-3e27cd37d52b),并给出英文释义,说明忠实的眼睛比耳朵更有力地传达知识。这一引文为所提出的视觉教学法赋予古典权威。
其论[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)是,视觉能够同时呈现许多关系,使彩色图示强化口头讲解,而不必先让学习者解读一串字母。
引言中部
几何学作为视觉材料
引言将几何图示与普通的代表性符号区分开来。文字为对象命名,而图示提供其相对数量由推理确立的材料,因此颜色能够使这些材料更加精确而易于理解。
本书声称,这一视觉体系可以将学习[欧几里得《几何原本》文献](entity:object-recall-object-the-elements-of-euclid-5ca5b5faf17b)所需的时间缩短至通常时间的三分之一以下,同时使记忆更加持久。
引言中部
三角形证明
本书以直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形比较传统字母标记和彩色体系。它先通过标记陈述三角形的角和、角的不等关系、减法关系和平方关系,随后将这些内容改述为红色、黄色和蓝色部分之间的关系。
这一例子展现了该方法的核心承诺,学习者在耳朵接收解释的同时,能够看见证明的对象。
三角形例子之后
颜色作为命名工具
作者解释说,颜色并不改变数学上的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)、[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)或大小。颜色只发挥名称的作用,而彩色区域的交接处,则以熟悉的视觉方式提示数学直线。
这一说明避免读者误以为该方法主张抽象[几何学](entity:concept-recall-concept-geometry-30a5e55ccca2)确实具有颜色。
引言后部
定义点、直线和平面
引言利用彩色区域说明[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)、[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)和[平面](entity:concept-recall-concept-c83196ff3fba)的抽象概念。三种颜色相交之处,是只有位置而没有大小的点;两种颜色相交之处,提示只有长度而没有宽度的直线;分隔两种颜色的面,则提示只有长度和宽度而没有厚度的平面。
这些说明以旨在让缺乏经验的学习者得以进入抽象领域的感官构造,取代了空泛的定义。
引言末部附近
等腰三角形课程
第一卷第五命题被选作这一体系的完整示范。在等腰三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形中,通过彩色构造证明内角底角相等,并证明延长两腰所形成的外角相等。
证明也以传统字母方式重现,使读者能够比较新方法的视觉集中性与较长的文字推演过程。
引言结尾页面
面向更广泛教育的几何学
作者建议学校使用染色粉笔,个人学习使用彩色铅笔,并特别呼吁从事女性教育的人士采用这种方法。该方法被认为适用于课堂、口头示范、聋哑者,甚至可以通过可触摸图示供盲人使用。
引言以这样的教育理想作结,人民应被教导“如何思考,而非思考什么”。
第一卷开篇
欧几里得的定义开始
第一卷从[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)、[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)、直线、[平面](entity:concept-recall-concept-c83196ff3fba)、[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)、直角、锐角、钝角、图形、圆、直径、半圆、弓形和直线形等基础定义开始。正文由抽象要素逐步进入熟悉的构形。
这些定义确立了词汇体系,后续每一个作图和证明都依赖于此。
第一卷前部
定义图形与三角形
本书定义了三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形、四边形、多边形、等边三角形、等腰三角形、不等边三角形、直角三角形、钝角三角形和锐角三角形。随后又区分正方形、菱形、长方形、斜方形、梯形和相互平行的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)。
这些分类将可见的图形世界转化为由种类和关系构成的精确体系。
第一卷定义之后
三条公设
[欧几里得](entity:character-recall-character-euclid-711968ac1085)的作图框架由三条公设规定:任意两[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)之间可以作[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f),有限直线可以无限延长,以及以任意点为圆心、以任意距离为半径可以作圆。
这些公设共同授权了《几何原本》各问题中所进行的作图操作。
公设之后
公理
这些公理宣称,与同一事物相等的量彼此相等,相等的量可以相加或相减,二倍量和半量保持相等,重合的量彼此相等,并且整体大于部分。它们还包括两条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)不可能围成一个空间,以及所有直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)彼此相等。
[平行公设](entity:rule-recall-rule-parallel-postulate-8d9d65889a1d)作为最后一条公理出现,规定了内角小于两个直角的直线的行为。
公理之后
几何学的技术词汇
说明性内容区分了问题与定理、解法与证明,并定义了推论、评注和引理。它还解释了作图、假设、周长、半径、斜边,以及[直尺](entity:object-recall-object-straightedge-56ea307b41ec)和[圆规](entity:object-recall-object-compass-481fabe9f52a)的允许用法。
在形式命题开始之前,这套词汇教导读者理解[欧几里得](entity:character-recall-character-euclid-711968ac1085)著作的组织方式。
第一命题之前
符号记法
本书引入了表示所以、因为、相等、不等、加法、减法、乘积、比例、[平行直线关系](entity:relation-recall-relation-parallelism-0355e5929cdc)、[垂直关系](entity:relation-recall-relation-perpendicularity-ed910af36f39)、[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)、直角,以及定义、公设、公理、假设和作图的缩略引用的符号。
这些记号旨在压缩反复出现的文字陈述,同时保留证明的逻辑顺序。
第一卷第一命题
构造等边三角形
给定一条有限[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f),以它的两个端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)为圆心、以该线段为半径作圆。将两圆的交点分别与两个端点相连,即得到等边三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,因为三条边都是等圆的半径。
这个第一个问题确立了《几何原本》的基本作图节奏:作圆、作线、比较并得出结论。
第一卷第二命题
复制给定线段
从给定[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)出发,作图结合等边三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形、延长线和相交圆,转移给定有限[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)的长度。通过共同的半径和相等长度的相减,证明所得线段与原线段相等。
这个问题将第一个作图扩展为转移长度的一般方法。
第一卷第三命题
截取相等部分
从给定的两条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)中较长的一条上截取一条与较短者相等的线段。以复制所得的长度为半径,在较长直线上标出所需[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。
这个基本操作后来成为重要工具,因为后续证明需要在不进行数值测量的情况下引入相等线段。
第一卷第四命题
边角边相等
两个具有两条对应边相等且夹[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等的三角形通过[叠合法](entity:concept-recall-concept-891a0fa32b56)相互重合。它们的第三边和其余角必然重合,否则两条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)就会围成一个空间。
该命题通过叠合法确立了第一个重要的全等原则,并以重合作为相等的基础。
第一卷第五命题
等腰三角形的底角
在等腰三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形中,将相等的两腰延长到三角形底边之外,并构造辅助相等线段。随后依据第四命题比较两组三角形,先得到外角相等,最终得到内部底角相等。
这个结果表明,对称性是相等边的结果,而不是凭外观作出的假设。
第一卷第六命题
相等角所对的边相等
证明等腰三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形结论的逆命题:如果三角形的两个角相等,那么它们所对的边相等。假设一边较长,证明便截取一段相等部分,并构造一个较小的三角形;通过全等关系,这将使部分等于整体。
这一矛盾迫使两个相对的边相等。
第一卷第七命题
在同一底边上的唯一性
两个三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形不可能以同一条底边、位于同一侧,并且使各自对应的端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)边相等。证明考察顶点可能的位置,并利用等腰三角形的结果推出相互矛盾的角关系。
该命题给出了一条刚性原则:给定边的数据决定三角形的位置。
第一卷第八命题
边边边相等
证明具有三条对应边相等的两个三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,其夹角也相等。当它们相等的底边重合时,前一命题所确立的唯一性迫使它们的顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)重合。
这完成了仅以边相等为基础的主要初等全等模式。
第一卷第九命题
平分角
在给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)的两边上截取相等线段,并在连接所取[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)的线段上[构造等边三角形](entity:action-recall-action-3c76e7170eb7)。从角顶点连接该等边三角形的对顶点,所得直线将原角分成两个相等部分。
这个作图将对称性转化为后续问题中可以反复使用的工具。
第一卷第十命题
作线段的垂直平分线
在给定有限[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上[构造等边三角形](entity:action-recall-action-3c76e7170eb7),并将其顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)与中点作图所得的点相连。由此得到的两个三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形全等,因此给定直线被分成两个相等的部分。
垂直平分线的作图成为确定圆心和作垂线的基础。
第一卷第十一命题
过直线上一点作垂线
给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上的一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9),在该点两侧截取相等距离并构造等腰三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形。将其顶点与原给定点相连,所得直线两旁相邻的角相等,因而都是直角。
这个问题确立了从已在直线上的一点作垂线的方法。
第一卷命题十二
从直线外一点作垂线
从一条无限延长的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)外取一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9),作一圆,使其在该点两侧与直线相交。求出所截弦的中点,并证明连接该中点与外部点的直线垂直于原直线。
这将垂线作法延伸到直线本身之外,并为圆的[几何学](entity:concept-recall-concept-geometry-30a5e55ccca2)作准备。
第一卷命题十三
直线上的角
当一条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)立在另一条直线上时,相邻的两个[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)要么都是直角,要么合起来等于两个直角。证明分别讨论垂直与不垂直的情形,并运用直角相等的性质。
该命题提供了直线角的基本加法规律。
第一卷命题十四
直线的连续延伸
如果两条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)在第三条直线的相反两侧与其相交,并形成合起来等于两个直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)的相邻角,那么它们必定处在同一条连续的直线上。任何其他延伸方式都会产生与整体大于部分这一公理相矛盾的角关系。
这一结果形式化说明了所画的两条线段何时实际上构成同一条直线。
第一卷命题十五
对顶角
当两条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)相交时,每一对相对的[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)都相等,因为每一对角分别与同一个相邻角合成两个直角。减去相等的量后,即可得到对顶角相等。
该定理揭示了直线每次相交时都存在的一种稳定不变量。
第一卷命题十六
三角形的外角
当三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形的一边延长时,证明所得外角大于两个不相邻的内角中的任一个。作出一条辅助的相等线段,构成等腰三角形,从而将不相邻的内角转移为外角的一部分。
该命题开启了对三角形角与边进行系统比较的研究。
第一卷命题十七
三角形任意两角小于两个直角
三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形的任意两个角合起来都小于两个直角。延长一边,将一个内角转化为外角;根据前一命题,外角大于不相邻的内角。
在证明内角和之前,该结果已经限制了所有三角形可能具有的形状。
第一卷命题十八
大边对大角
在任意三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形中,如果一边大于另一边,那么大边所对的角大于小边所对的角。从大边上截取一条等于小边的线段,构成等腰三角形,再由其中的角比较得出结论。
该定理把线性大小与角的大小联系起来。
第一卷命题十九
大角对大边
证明其逆命题:如果三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形的一个角大于另一个角,那么大角所对的边较大。证明运用前面的边角关系命题,排除了相应两边相等或前者较小这两种可能。
它与命题十八共同确立了边与角之间的大小规律对应关系。
第一卷命题二十
三角形不等式
三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形任意两边之和都大于第三边。延长一边,作出一条相等的线段;由此形成的等腰三角形把所需的长度比较转化为角的不等式。
该定理说明了三条长度能够构成三角形的基本可行条件。
第一卷命题二十一
三角形内部点不等式
从三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形内部一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)向一边的两个端点作[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f),这两条线段的和小于三角形的另外两边之和。同时,这两条线段所夹的角大于对面顶点处原有的角。
该命题细化了三角形不等式,说明内部绕行会缩短路径,却会张大所夹的角。
第一卷命题二十二
构造三角形
给定三条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)段,且任意两条之和都大于第三条,作出以它们为边的三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形。以所选线段的两个端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)为圆心作圆;由于该不等式保证所需半径相互重叠,两圆必然相交。
该问题证明,三角形不等式不仅是必要条件,也是构造三角形的充分条件。
第一卷命题二十三
复制一个角
在给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上的给定[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)处,作出一个等于另一给定[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)的直线角。借助相等线段和复制出的三角形,通过边边边全等关系转移该角。
这成为作[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)和[正多边形](entity:concept-recall-concept-9a220236b18d)等正图形的基本方法。
第一卷命题二十四
边角边的边比较
比较两个三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形:它们有两组对应边相等,但夹角不同。通过用较小的夹角构造三角形,并运用前面关于角与边大小规律的定理,证明较大夹角所对的边较大。
该结果表明,在两边固定时,张大夹角会使其对边变长。
第一卷命题二十五
边边边的角比较
证明两个三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形在两组对应边相等而底边不等时,其夹角也不等。如果较大的底边不对着较大的角,前一命题便会导致矛盾。
这是命题二十四的逆向比较,完成了三角形基本大小规律关系的链条。
第一卷命题二十六
角边全等
证明两个三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形在有两个对应角相等,并且夹边或相应的对边相等时彼此相等。在每一种情形中,假定两三角形不相等,就可以构造第三个三角形;随后,前面的全等与角的定理将迫使其产生不可能的结果。
该命题归纳了三角形相等的主要角边判定条件。
第一卷命题第二十七
错内角与平行直线关系
若一条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)与另外两条直线相交,并形成相等的错内[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284),则这两条直线彼此平行。若将它们延长后相交,则外角将大于所谓与之相等的错内角。
该定理将角的条件转化为关于两条直线永不相交的几何陈述。
第一卷命题第二十八
平行线的判定
一条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)与另外两条直线相交时,若外[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)等于其对面的内角,或同侧内角之和等于两个直角,则可判定这两条直线平行。证明将这两个条件都归结为错内角判据。
这些逆向判定使得能够根据局部角数据验证[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)的作法。
第一卷命题第二十九
由平行线产生的角
一条截线与两条[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)相交时,会形成相等的错内[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)、相等的同位外角与对面内角,并且同侧内角之和等于两个直角。证明利用[平行公设](entity:rule-recall-rule-parallel-postulate-8d9d65889a1d)排除不相等的其他可能。
这一命题构成[平行直线关系](entity:relation-recall-relation-parallelism-0355e5929cdc)的主要角度运算体系。
第一卷命题第三十
与同一直线平行的直线
与同一[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)平行的直线彼此平行。一条共同的截线会在每个交[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)形成相同的错内[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284),从而可以运用第二十七命题确立它们彼此的平行关系。
该定理使[平行直线关系](entity:relation-recall-relation-parallelism-0355e5929cdc)在[平面](entity:concept-recall-concept-c83196ff3fba)内具有传递性。
第一卷命题第三十一
过一点作平行线
通过给定的一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作一条与给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)平行的直线,方法是先作一条辅助直线,再复制一个错内[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)。所得的角相等关系可调用[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)判据。
这一作法给出了[欧几里得](entity:character-recall-character-euclid-711968ac1085)几何中[过一点作平行线](entity:action-recall-action-2960293fcfe6)的标准构造。
第一卷命题第三十二
三角形内角和
过三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形的一个顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作一条与对边平行的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)。两个远端内角构成错内角,而外角等于两个远端角之和;因此,三个内角之和等于两个直角。
这是第一卷关于三角形内角和的核心证明。
第一卷命题第三十三
相等平行线段的连接线
连接两条相等且平行的线段的对应端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)所得的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f),本身也相等且平行。一条对[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)线将所得图形分成两个三角形,而这两个三角形的对应边与错内角相等。
这一结果引出了平行四边形的典型结构。
第一卷命题第三十四
平行四边形的对角线
平行四边形的对边和对[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等,其对角线将它分成两个相等的三角形。[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)之间的角关系确立了这两个部分的全等性。
该命题通过将平行四边形化为全等三角形,使面积论证成为可能。
第一卷命题第三十五
同底等高的平行四边形
以同一底为底且位于同一对[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)之间的平行四边形面积相等。将它们倾斜的部分重新组合为全等三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形后,剩下的公共部分或互补部分相等。
该定理确立了剪切变形下的面积不变性。
第一卷命题第三十六
等底平行四边形面积相等
以相等的底为底且位于同一对[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)之间的平行四边形相等。通过作连接线,可将每个图形与以共同底为底的平行四边形联系起来,随后应用前一个面积定理。
该命题指出,底边长度和高是决定平行四边形面积的因素。
第一卷命题第三十七
同底等高的三角形
以同一底为底且位于同一对[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)之间的三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形面积相等。将每个三角形扩展为具有相同底和高的平行四边形,而相等的平行四边形又产生相等的三角形。
这是前述平行四边形结果在三角形中的对应命题。
第一卷命题第三十八
等底三角形面积相等
以相等的底为底且位于同一对[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)之间的三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形面积相等。将两个三角形都扩展为平行四边形,便可将这一论断归结为等底平行四边形定理。
这一结果为第六卷中对三角形进行比例处理作准备。
第一卷命题第三十九
等面积同底三角形位于同一对平行线之间
以同一底为底且位于同一侧的相等三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,必定处于同一对[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)之间。若连接它们顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)不平行于底边,则作出的平行线会产生一个既与另一个三角形相等、又是其真子部分的三角形,形成矛盾。
该定理反向运用面积关系,以确定共同的高。
第一卷命题第四十
等底等面积三角形位于同一对平行线之间
以相等的底为底且位于同一侧的相等三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,同样处于同一对[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)之间。证明将这种情形转化为同底比较,并排除经过顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)的任何其他[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)。
这加强了等面积与等高之间的关系。
第一卷命题第四十一
平行四边形是三角形的两倍
通过作平行四边形的对[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)线,比较一个平行四边形与一个以同一底为底且位于同一对[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)之间的三角形。对角线将平行四边形分成两个相等的三角形,因此该平行四边形是给定三角形的两倍。
这一命题成为标准的面积转换工具。
第一卷命题四十二
等面积平行四边形
构造一个与给定三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形面积相等的平行四边形,并使其一个角等于给定的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)角。通过复制一条边并作[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e),得到所需图形,其面积是该三角形的两倍。
该问题将三角形面积转化为适用于后续构造的平行四边形。
第一卷命题四十三
相等的余部
证明围绕同一条对[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)线配置的两个平行四边形的余部相等。每个余部都由一个较大的平行四边形减去两块相等的对角线半部中的一块得到。
该定理引入了余部法,推动了第二卷的代数几何。
第一卷命题四十四
在给定直线上应用平行四边形
在给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上作一个与给定三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形面积相等且具有指定角的平行四边形。将先前构造的等面积平行四边形通过作[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)加以变换,直到一条边与给定直线重合。
该问题展示了如何同时控制面积、角度和位置。
第一卷命题四十五
对直线图形应用平行四边形
将给定的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)图形分割成若干三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,再依次在一条直线上作出具有指定角的等面积平行四边形。证明所得图形是一个与原多边形面积相等的单一平行四边形。
该构造将对三角形的应用推广到任意直线图形。
第一卷命题四十六
构造正方形
在给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上作垂线和[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e),完成一个具有直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)和相等边的平行四边形。所得图形是正方形。
这一基本构造为随后度量命题提供了标准单位图形。
第一卷命题四十七
欧几里得的勾股定理证明
在直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形中,证明斜边上的正方形等于两条直角边上的两个正方形之和。在三条边上分别作正方形,并作[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e),将较大的正方形分成与两个较小正方形相对应的矩形。
该定理是[勾股定理](entity:concept-recall-concept-ce6e534f761e)的[几何证明](entity:concept-recall-concept-093cd66ebf0f),将长度关系转化为面积相等关系。
第一卷命题四十八
勾股定理的逆定理
如果三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形一边上的正方形等于另外两边上的两个正方形之和,那么该边所对的角是直角。用同样的两边构造一个直角三角形,正方形相等关系迫使原三角形与之重合。
该命题确立了[勾股定理逆定理](entity:action-recall-action-5c0531285e28)。
第二卷开篇
矩形与正方形的定义
第二卷将矩形定义为由两条相邻边围成的直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)平行四边形,并指出当这两条边相等时,矩形就是正方形。该卷还引入了勾股形,它由围绕一条对角线的平行四边形及其余部组成。
[几何学](entity:concept-recall-concept-geometry-30a5e55ccca2)至此已准备好通过面积表达代数恒等式。
第二卷命题一
矩形的分配定理
由一条未分割的线段和一条分成若干部分的线段所围成的矩形,等于由这条未分割线段分别与各部分所围成的矩形之和。通过补作平行四边形,使这种分解的可加性直观呈现。
该命题是和对乘法分配律的几何形式。
第二卷命题二
和的平方
一条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)分成两部分时,整体上的正方形等于整体分别与两部分所围成的两个矩形之和。所构造的图形将该正方形分割为相应的两个矩形区域。
该结果通过面积而非符号展示了一个基本展开恒等式。
第二卷命题三
矩形展开
一条线段分成两部分时,由整体和其中任一部分所围成的矩形,等于该部分上的正方形与由两部分所围成的矩形之和。证明通过补成正方形来辨认各个组成矩形。
这给出了二项式乘积的几何对应形式。
第二卷命题四
两部分之和的平方
一条线段分成两部分时,整体上的正方形等于两部分各自的正方形与两倍的两部分所围成的矩形之和。该图形由两个正方形和两个相等的矩形余部组成。
这是和的平方恒等式的经典几何形式。
第二卷命题五
等半矩形关系
一条线段被分成相等和不相等的部分,证明由不相等两部分所围成的矩形,加上分[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)之间线段上的正方形,等于整条线段一半上的正方形。
该构造揭示了中心等分如何控制由不等分形成的乘积。
第二卷命题六
勾股形与延长线段上的正方形
将一条二等分的线段向外延长至一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。由整条延长线段和延长部分所围成的矩形,加上原线段一半上的正方形,等于由这半段与延长部分组成的线段上的正方形。
该命题利用勾股形表达配方法关系。
第二卷命题七
平方差关系
一条线段分成两部分时,整体上的正方形与其中一部分上的正方形之和,等于整体与该部分所围成矩形的两倍,加上另一部分上的正方形。证明重新排列所构造的正方形和矩形。
该定理以纯粹的几何形式给出了另一个代数恒等式。
第二卷命题八
延长和的平方
一条线段分为两部分时,整体的平方加上一部分的平方,等于整体与该部分所成矩形的四倍再加上另一部分的平方。作图将线段延长并补成一个更大的正方形。
这一结果延续了第二卷将多项式关系系统地转译为图形的做法。
第二卷命题九
不等部分的平方
一条线段分别作等分和不等分后,两个不等部分上的正方形,等于整体一半上的正方形与两个分[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)之间线段上的正方形之和的两倍。直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)和等三角形构成了这一分解的结构。
该定理通过一个二次恒等式联系了对称分割与非对称分割。
第二卷命题十
延长线段的平方
一条二等分的线段被延长,证明延长后的整条线段与延长部分上的正方形,等于原线段一半和一半与延长部分合成的线段上的正方形之和的两倍。
这一作图将前述恒等式推广到外部[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9),并进一步凸显了补成正方形的作用。
第二卷命题十一
为平方关系作分割
将一条给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)分割,使整体与其中一部分所成的矩形等于另一部分上的正方形。通过作正方形和圆来确定所需的分割[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。
这是对二次条件的一种早期几何解法,也是[黄金分割](entity:concept-recall-concept-ce9f1ff12eab)的直接先导。
第二卷命题十二
钝角三角形定理
在钝[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形中,钝角所对边上的正方形,比夹钝角两边上的正方形之和大两倍;所多出的部分涉及垂线之外的延长部分所成的矩形。
该定理通过几何测量多出的量,将[勾股定理](entity:concept-recall-concept-ce6e534f761e)推广到钝角三角形。
第二卷命题十三
锐角三角形定理
在锐[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形中,锐角所对边上的正方形,比夹该锐角两边上的正方形之和小两倍;根据垂线落在三角形内还是外,分别处理不同情形。
这一结果补充了钝角情形,并完成了三角形角度的度量分类。
第二卷命题十四
构造平方根
作出一条线段,使其平方等于给定的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)形。先将该图形转化为矩形,再将矩形转化为中比例线的作图;所得的高就是所求线段。
这一问题借助相似三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形和比例几何,将面积转化为长度。
第三卷开篇
圆的定义
第三卷定义了等圆、切线、相切的圆、到圆心距离相等的[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)、弓形、弓形[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)、弧、扇形和相似弓形,也命名了同心圆。
本卷从多边形面积转向圆形边界的结构,以及与之相关的角和弦。
第三卷命题一
求圆心
将给定圆的一条弦二等分,并作其垂直平分线。由于过圆心的垂线平分弦,两条这样的垂直平分线的交[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)便确定了圆心。
这一作图将未知的圆心转化为可以恢复的几何点。
第三卷命题二
弦位于圆内
连接圆上两[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f),完全位于圆内。将圆心与弦上的各点相连,并由三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形两边之和大于第三边,证明每个内部点到圆心的距离都小于半径。
该命题以[欧几里得](entity:character-recall-character-euclid-711968ac1085)方式确立了圆盘的凸性。
第三卷命题三
直径与弦的垂直关系
过圆心且平分弦的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)垂直于该弦;反之,从圆心向弦作的垂线平分该弦。全等直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形分别证明了两个方向。
该定理联系了圆心、弦的对称性和[垂直关系](entity:relation-recall-relation-perpendicularity-ed910af36f39)。
第三卷命题四
相交弦不互相平分
圆内相交的两条弦不可能互相平分,除非它们都经过圆心。若两弦都被平分,则圆心到交[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)的连线将分别垂直于两弦,从而导致不可能的长度相等关系。
这一结果区分了过圆心的直径与普通的相交弦。
第三卷命题五
相交圆具有不同的圆心
相交的两个圆不可能拥有同一个圆心。若圆心相同,则到交[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)的半径应相等;但同一[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)必须以不等的距离到达两个不同的圆周。
因此,相交揭示了两个圆的圆心不同。
第三卷命题六
内切圆的圆心
内切的两个圆不可能拥有同一个圆心。否则,过切[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作出的半径中,一条半径将成为另一条半径的真延长,从而使部分等于整体。
该定理将内切与同心区分开来。
第三卷命题七
从圆内一点引出的线段
从圆内一个不在圆心的[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)向圆周引线,最长的线段经过圆心,最短的线段是直径的其余部分。较接近过圆心直径的线段长于较远的线段;位于相反两侧且对称的线段相等。
该命题按照各弦与直径之间的[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)距离,排列从圆内一点放射出的全部弦。
第三卷命题八
从圆外一点引出的直线
从圆外一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)向凹弧作[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)时,中间的直线最长,越靠近中间的直线越长。向凸弧作直线时,中间直线的延长线最短,越靠近中间的直线越短。相等的对称直线成对出现。
该定理为区分从圆外一点引出的割线与切线作准备。
第三卷命题九
以相等半径确定圆心
如果从圆内一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)向圆周可以作出三条以上相等的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f),则该点必为圆心。若假定另有一个圆心,则经过这两个点的直径会使其中一条相等直线比其他直线更长或更短。
因此,相等的径向距离是确定圆心的决定性检验。
第三卷命题十
两个圆至多相交两点
一个圆不可能与另一个圆相交于两个以上的[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。若有三个公共点,则从一个圆的圆心到一个并非其圆心的点可以作出三条相等半径,这与先前的次序定理矛盾。
该命题确定了两个不同圆的交点数上限。
第三卷命题十一
内切时的共线关系
两个圆内切时,连接两圆圆心并延长的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)经过切[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。若不经过切点,则三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形不等式会导致某一半径大于其他半径之和,这是不可能的。
该命题表明,相切必然使两个圆心与切点位于同一直线上。
第三卷命题十二
外切时的共线关系
两个圆外切时,连接两圆圆心的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)经过切[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。任何其他位置都会使两个半径之和大于圆心之间的距离,同时又等于该距离。
该定理给出了内切共线关系的外切对应情形。
第三卷命题十三
唯一切点
两个圆无论内切还是外切,都不可能在一个以上的[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)相切。内切情形与半径和直径的关系矛盾,外切情形则与圆心连线的不等式矛盾。
因此,相切是一种单点关系,而不是重复相交。
第三卷命题十四
相等弦与相等距离
圆内相等的弦到圆心的距离相等,到圆心距离相等的弦也相等。从圆心向弦作垂线可以平分弦,随后利用直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形关系比较弦的一半。
该定理把弦相等转化为关于到圆心距离的陈述。
第三卷命题十五
直径是最长的弦
直径是圆内最长的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)。在其他弦中,靠近圆心的弦大于距离圆心较远的弦;证明通过比较相等的垂直距离及由此形成的直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形完成。
该命题按照弦到圆心的距离,完整确定了弦长的次序。
第三卷命题十六
垂直于半径的切线方向
从直径的端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作垂直于直径的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f),该直线位于圆外,不能再次与圆相交。反之,从该端点与圆之间的一点作直线,则会与圆相交。
这是对切线方向的基础几何刻画。
第三卷命题十七
作圆的切线
从给定圆周上或圆外的一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作该[圆的切线](entity:concept-recall-concept-c26eaff5c63f)。在圆周上的点处,切线是半径的垂线;从圆外一点作切线时,借助辅助同心圆确定切点。
该作图题把切线的存在转化为使用[直尺](entity:object-recall-object-straightedge-56ea307b41ec)和[圆规](entity:object-recall-object-compass-481fabe9f52a)的作图。
第三卷命题十八
半径垂直于切线
如果一条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)与圆相切,则从圆心向切[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)所作的半径垂直于切线。任何假定的斜半径都会再次与圆相交,从而与相切矛盾。
该定理确立了每个切点处必有直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)。
第三卷命题十九
切点处切线的垂线经过圆心
在切[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)处作切线的垂线,该垂线经过圆心。若圆心位于其他位置,则连接圆心与切点的半径会导致部分等于整体的矛盾。
这是命题十八的逆向结构性陈述。
第三卷命题二十
圆心角是圆周角的两倍
圆心[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)是同弧所对圆周角的两倍。根据圆心位于圆周角外部、内部或相关一侧,分别讨论三种情形。
该定理确立了圆心角与圆周角之间的基本关系。
第三卷命题二十一
同弓形内的角相等
同一圆弓形内的[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等,因为它们所对的是同一条弦,因而截取同一段弧。证明分别处理大于、等于和小于半圆的弓形。
该结果使圆弓形成为具有稳定角度关系的区域。
第三卷命题二十二
圆内接四边形的对角互补
圆内接四边形的两个对[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)之和等于两个直角。作出对角线后,图形被分成分别对向互补弧的角,这些角的关系相加等于平角。
该命题引出了圆内接四边形对角互补的特征性质。
第三卷命题第二十三
唯一的相似圆弓形
在同一[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)及其同一侧,不能构造出两个不重合的相似圆弓形。若有一条截线穿过二者,尽管圆弓形相似,却会产生不相等的[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)关系。
该结果断言,由弦及其内接角确定的圆弓形具有唯一性。
第三卷命题第二十四
相等的相似圆弓形
相等[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上的圆的相似圆弓形彼此相等。将相等的弦叠合后,相似性迫使两个圆弓形重合。
该命题把弦相等与其所支撑的圆形区域相等联系起来。
第三卷命题第二十五
由圆弓形作圆
给定一个圆弓形,分别作两条弦的垂直平分线;两条垂直平分线的交[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)就是圆心。以该点为圆心、以相应半径作圆,便经过确定该圆弓形的各点。
这一作图从圆周的一段恢复出整个圆。
第三卷命题第二十六
相等弧所对的角相等
在相等的圆中,圆心[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)或圆周角相等时,它们所对的弧也相等。相等的圆心角产生全等的扇形和相似的圆弓形,而内接角之所以成立,是因为它们等于相应圆心角的一半。
该定理确立了相等圆中角的比较与弧的比较可以互相转换。
第三卷命题第二十七
相等弧所对的弦相等
在相等的圆中,相等的弧截得相等的弦。连接弧端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)的半径构成全等三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,因此截取相等弧的弦长度相等。
该结果完成了从弧到角再到弦的关系链。
第三卷命题第二十八
相等的弦所对的弧相等
在相等的圆中,相等的弦所对的弧相等。由圆心向弦作垂线可将弦平分,并形成相等的等腰三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,从而迫使圆心角相等,进而使弧相等。
该命题反转了前一个命题中的弦与弧关系。
第三卷命题第三十
平分圆弧
通过从圆弧的两个端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作相等的弦,并作连接这两个端点的弦的垂直平分线,可以将圆弧平分。全等三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形表明,由此得到的半径把圆弧分成相等的两部分。
这一作图提供了平分线段的圆形对应作法。
第三卷命题第三十一
半圆中的角
半圆所对的[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)是直角;大于半圆的圆弓形所对的角是锐角;小于半圆的圆弓形所对的角是钝角。直径及其补弧决定了这种分类。
该命题为判断内接角的类型提供了直接的几何检验。
第三卷命题第三十二
切线与弦的夹角
当[圆的切线](entity:concept-recall-concept-c26eaff5c63f)在切[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)处与弦相交时,二者的夹[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)等于另一弓形所对的角。切点处的半径提供直角,而内接角定理把余下的角转移到对面的圆弓形。
这就是[切线与弦的夹角定理](entity:action-recall-action-f62953ac10fe),把局部的切线方向与远处的内接角联系起来。
第三卷命题第三十三
作出圆弓形
在给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上,作出一个包含给定[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)的相等角的圆弓形。在端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)处作一条类似切线的直线,再作一个圆,使[切线与弦的夹角定理](entity:action-recall-action-f62953ac10fe)保证所需的内接角。
该问题把切线与弦的关系转化为圆弓形的作图。
第三卷命题第三十四
截取圆弓形
从给定的圆中截取一个包含给定[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)的圆弓形,方法是在任意一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作切线,并在该处构造所需的角。[切线与弦的夹角定理](entity:action-recall-action-f62953ac10fe)确定所得圆弓形的角等于给定角。
这一作图依据角的条件选出圆的一个精确部分。
第三卷命题第三十五
相交弦定理
当两条弦在圆内相交时,一条弦的两段所成的矩形等于另一条弦的两段所成的矩形。证明依次讨论两条直径、一条直径与一条普通弦,以及两条普通弦的情形。
该定理把圆内的相交转化为乘积相等。
第三卷命题第三十六
割线与切线定理
从圆外一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)向圆作一条切线和一条割线。割线全长与其外部线段所成的矩形,等于切线的平方。
这是切线形式的[切割线定理](entity:action-recall-action-f6f98f3b7020),确立了外部线段长度与切线长度之间的重要乘积关系。
第三卷命题第三十七
判定切线
若从圆外一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)引出的割线与另一条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)交于圆,并且割线全长与其外部线段所成的矩形等于另一条直线的平方,则该直线就是[圆的切线](entity:concept-recall-concept-c26eaff5c63f)。作出的切线与这条候选直线构成全等直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形。
该命题给出了切割线与切线关系的逆定理。
第四卷开篇
内接图形定义
第四卷定义了内接于其他图形和外接于其他图形的图形、内接于圆的多边形、内接于多边形的圆,以及外接于多边形的圆。它还引入了[正多边形](entity:concept-recall-concept-9a220236b18d),即边相等且[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等的图形。
这些术语为系统构造圆内及圆周围的正多边形作准备。
第四卷命题一
将线段置于圆内
将一条不长于圆直径的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)作为弦置于圆内。先确定直径,再以给定直线为半径作圆,以标出所需端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。
这个问题提供了将指定边长置入圆内的基本作法。
第四卷命题二
在圆内作等角三角形
在给定圆内作出一个与给定三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形等角的三角形。通过切线与复制角,建立圆周上所需的圆心角和圆周角关系。
这个作法表明,一个圆可以容纳任意给定的三角形角度模式。
第四卷命题三
围绕圆外切作等角三角形
围绕给定圆作出一个与给定三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形等角的三角形。相等的圆心角确定三条半径,在其端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)处作切线,形成所需的三条边。
这个作法与内接相反:圆成为位于所作三角形内部、由其边界围住的图形。
第四卷命题四
在三角形内作内切圆
给定三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形中两个角的平分线相交于一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。从该点向三条边作垂线,证明三条垂线相等,因此以任意一条为半径作圆,便与三条边都相切。
这个问题作出了内切圆,并通过到各边的距离相等确定了内心。
第四卷命题五
三角形的外接圆
给定三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形两边的垂直平分线相交于一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9),该点到三个顶点的距离相等。以此点为圆心作圆,经过三角形的三个顶点。
这个作法作出了外接圆,并确立了用垂直平分线确定其圆心的方法。
第四卷命题六
在圆内作正方形
在圆内作两条互相垂直的直径,并连接它们的端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。所得四边形具有直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)且四边相等,因此是内接于圆的正方形。
这是第四卷中第一个[正多边形](entity:concept-recall-concept-9a220236b18d)内接作法。
第四卷命题七
围绕圆外切作正方形
作圆的两条互相垂直的直径,并在其端[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)处作切线,形成围绕圆的四边形。切线与半径构成直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)且边长相等,由此证明外部图形是正方形。
这个作法使内接正方形与其外切对应图形相互对应。
第四卷命题八
在正方形内作内切圆
过正方形各边的中[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作分别平行于对边的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)。它们的交点到每一边的距离相等,因此以该点为圆心作圆,便与四条边相切。
这个问题通过相等的垂直距离作出正方形的内切圆。
第四卷命题九
正方形的外接圆
作出正方形的两条对[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)线,并证明它们互相平分。两条对角线的公共中[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)到四个顶点的距离相等,因此以该点为圆心作圆,便成为正方形的外接圆。
对角线的交点成为正方形的外心。
第四卷命题十
黄金比例三角形
将一条线段分割,使全段与其中一段所成的矩形等于另一段上的正方形。利用所得分割,作出一个等腰三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,使底角为顶角的两倍。
这个问题把第二卷中的二次作法与[黄金分割](entity:concept-recall-concept-ce9f1ff12eab)联系起来,并建立作正五边形所需的角度结构。
第四卷命题十一
在圆内作正五边形
在圆内接入一个等腰三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,使底角为顶角的两倍。平分底角后得到五段相等的弧,因而得到五条相等的弦,形成等边等角的五边形。
正五边形由[黄金分割](entity:concept-recall-concept-ce9f1ff12eab)所产生的角度关系构成。
第四卷命题十二
围绕圆外切作正五边形
在给定圆内接正五边形的各顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)处作切线。全等的直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形和相等的圆心角表明,五条切线边以及五个角都相等。
所得结果作出了围绕圆而非位于圆内的正五边形。
第四卷命题十三
作正五边形的内切圆
证明正五边形的[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)平分线相交于一[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9),且该点到五条边的垂直距离相等。因此,以该点为圆心作圆,便与每一条边相切。
这个问题作出了正五边形的内切圆。
第四卷命题十四
作正五边形的外接圆
作出五边形各[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)的平分线,并证明它们的公共交[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)到五个顶点的距离相等。以该点为圆心作圆,经过五边形的各个顶点。
这个作法得到正五边形的外接圆。
第四卷命题十五
在圆内作正六边形
以圆周为路径作出六条相等的弦,每条弦都等于半径。由此得到的六个圆心[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等,其内接顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)形成等边等角的六边形。
正六边形直接由圆内包含的等边三角形得到。
第四卷命题十六
内接正十五边形
将内接正五边形一边所对的弧,与内接等边三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形一边所对的弧进行比较。两者之差得到正十五边形所对应的弧。
这一作图将圆的五等分与三等分结合起来,构成正十五边形。
第五卷开篇
比例定义
第五卷开始论述量与比的理论,定义分量、倍量、比,以及同类量具有比的条件。后续定义建立起严格的成[比例理论](entity:concept-recall-concept-2a2bfb29fca8),而不依赖数值上的可公度性。
本卷从可见的作图转向对量进行抽象比较。
第五卷前部
成比例公理
这些公理指出,相等量的同倍量相等,倍量保持大于关系;如果一个倍量超过另一个倍量,那么原来的量也同样超过另一个量。这些规则支撑[欧几里得](entity:character-recall-character-euclid-711968ac1085)关于比例的一般定义。
这一理论既适用于普通的数值比,也适用于无理量和不可公度量。
第五卷命题一至三
相加同倍量
最初几个命题表明,如果若干量分别是相应另一组量的同倍量,那么它们的和也是同倍量。这个结果从三个量推广到任意多个量,并推广到特定的两组和。
这些引理确立了比较各比时所需的加法稳定性,而无需使用算术分数。
第五卷命题五至六
余量保持倍数关系
如果一个量是另一个量的同倍量,正如一部分量是另一部分量的同倍量,那么余下的量也是相应余量的同倍量。同样,减去同倍量后,所余各量相等,或保持相应的倍数关系。
这些命题使减法在比例推理中与加法同样可靠。
第五卷基础部分中段
定义四个成比例的量
当任取两组同倍量时,两组之间都保持相同的大于、相等或小于关系,便将四个量定义为成比例。全书以符号和文字形式反复说明这一条件。
这一定义是[欧几里得](entity:character-recall-character-euclid-711968ac1085)[比例理论](entity:concept-recall-concept-2a2bfb29fca8)的概念中心。
比例定义之后
反转成比例的量
本卷证明,四个成比例的量将各项倒置后仍然成比例。如果第一量与第三量的倍量以某种确定方式同第二量与第四量的倍量进行比较,那么相应的反向比较也成立。
这为后来称为反转法的标准运算提供了依据。
第五卷命题四
倍量保持比例
如果四个量成比例,那么第一量和第三量的任意同倍量,仍分别同第二量和第四量的同倍量成比例。这个结果由前面关于余量和倍量的命题推出。
该定理保证成比例关系在缩放下保持稳定。
第五卷命题六至十
比的次序
本卷确立了成比例的量保持大于、相等和小于关系,并证明相等的比可以约去或相互比较。它证明,在后项固定时,较大的比对应较大的前项;在前项固定时,较大的比对应较小的后项。
这些结果使人能够在不把比化为数的情况下,对比进行次序上的控制。
第五卷命题十一
比的比
分别等于同一个比的两个比彼此相等。证明利用任意倍量,说明定义比例的比较条件可以通过共同的中间比传递。
这体现了[欧几里得](entity:character-recall-character-euclid-711968ac1085)关于成比例关系的传递性原则。
第五卷命题十二
相加成比例的量
如果任意多个量逐项成比例,那么所有前项之和与所有后项之和仍成同一比例。证明将各对量之间相应的大于、相等或小于关系相加。
该定理提供了相加相等倍量的比例对应形式。
第五卷命题十三至十四
传递较大的比
如果一个比等于第二个比,而第二个比大于第三个比,那么第一个比也大于第三个比。相关命题表明,在比相等时,较大、相等或较小的前项会产生相应的后项关系。
这些结果使比的比较具有传递性,并在结构上可逆。
第五卷命题十五
同倍量保持比例
各量与其同倍量具有相同的比。证明结合了成比例各量之和的定理,以及比在缩放下保持稳定的性质。
这是后来相似论证中任意放大或缩小图形的几何基础。
第五卷命题十六
交替取成比例的量
四个成比例的量交替取项后仍然成比例,也就是第一量与第三量之比等于第二量与第四量之比。证明使用了前面关于缩放和比较的结果。
这确立了后来称为交替法或置换法的运算。
第五卷命题十七
分解合成比例
如果若干量的和成比例,那么分别扣除共同部分后所余的各部分也成比例。证明通过加入相等倍量并约去共同部分,分离出所需的一对余量。
该定理使将复合比例命题分解为各个组成部分具有合法性。
第五卷命题十八
合并分离的比例
如果四个量分别成比例,那么将它们分别相加所得的量也成比例。证明采用反证法,并运用了相等比例的唯一性。
这是前一个分离定理的逆定理。
第五卷命题十九
比例的转换
当一个整体与另一个整体之比等于其中一部分与另一部分之比时,两个余量之比等于两个整体之比。该定理通过从成比例的整体中减去对应部分,使转换过程形式化。
它为称作转换法的技术运算作准备。
第五卷命题二十至二十三
按顺序的等比关系
对于分列为两行的三个或更多量,如果相邻量对分别具有相等的比例,那么一行中第一个量与最后一个量之比,等于另一行中第一个量与最后一个量之比。该结果分别在顺序排列和交错排列中得到证明。
这些是[欧几里得](entity:character-recall-character-euclid-711968ac1085)的等比例定理,使比例关系能够沿着一串量传递。
第五卷命题二十四
合并两个比例
如果第一个量与第二个量之比等于第三个量与第四个量之比,并且第五个量与第二个量之比等于第六个量与第四个量之比,那么第一量与第五量之和同第二量之比,等于第三量与第六量之和同第四量之比。
该命题通过相加各比例的前项来合并分立的比例。
第五卷命题二十五
最大量与最小量之和
在四个成比例的量中,最大量与最小量之和大于另外两个量之和。该结果由对应各项的顺序关系以及不等量相加得到。
它为成比例的四个量给出了一个有用的不等式。
第五卷后期
平方比
当三个量连续成比例时,第一个量与第三个量之比,是第一个量与第二个量之平方比。该卷将其解释为平方关系。
这个定义构成了从线性比例通向面积关系的概念桥梁。
第五卷后期
立方比与更高次比
对于四个连续成比例的量,第一个量与第四个量之比,是第一个量与第二个量之立方比;对于更长的比例链,也引入相应术语。代数例示阐明了其中涉及的幂次。
这些定义为[相似图形](entity:concept-recall-concept-951f941f69f2)和立体中所使用的尺度关系语言作准备。
第五卷结尾的定义
复合比
复合比被定义为沿着一串量合并连续比例所得的比例。该卷说明,所得比例的前项和后项分别是各组成比例前项和后项的乘积。
这使比例的复合形式化,而不将该理论简化为数值计算。
第五卷结尾的命题
组成比例相等的复合比
由分别相等的组成[比例复合](entity:concept-recall-concept-321adf0d666f)而成的比例被证明相等。另一个定理指出,如果两个复合比相等,并且其中一个组成比或若干组成比的复合比已知相等,那么其余的复合比也相等。
这些结果完成了约简和比较复杂比例的理论工具。
第六卷开篇
相似图形的定义
第六卷将相似的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)形定义为对应[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等,且围绕这些角的边成比例的图形。它还定义了反比例、极端与中项之比以及高。
这一卷开始把抽象的[比例理论](entity:concept-recall-concept-2a2bfb29fca8)应用于具体图形和长度。
第六卷命题一
同高三角形
具有同一高的三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形和平行四边形,分别与其底成比例。将底等分可以得到相等的三角形,从而通过等倍量推出一般的比例关系。
该定理确立了[相似图形](entity:concept-recall-concept-951f941f69f2)[几何学](entity:concept-recall-concept-geometry-30a5e55ccca2)所依据的面积与底关系原理。
第六卷命题二
平行线比例关系
一条平行于三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形一边的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f),将另外两边截成成比例的线段。反之,如果一条直线按比例分割三角形的两边,那么它平行于余下的一边。
这是把[平行直线关系](entity:relation-recall-relation-parallelism-0355e5929cdc)与[几何比例关系](entity:relation-recall-relation-geometric-proportion-85e1941f9b7d)联系起来的基本定理。
第六卷命题三
角平分线比例关系
平分三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形一个角的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f),将其对边分成与邻边成比例的两段。反之,若一条直线按该比例分割对边,它就平分这个角。
该定理通过边的比例使角的平分可以度量。
第六卷命题四
等角三角形成比例
等[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形的对应边成比例,而相等角所对的边彼此对应。通过对应顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e),可以将这一结论归结为比例分割定理。
这是三角形相似理论的基础定理。
第六卷命题五
成比例的边决定角
具有成比例对应边的两个三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形被证明为等角三角形,且对应边所对的角相等。通过复制一个角并进行比例构造,依据[叠合法](entity:concept-recall-concept-891a0fa32b56)可迫使两个三角形重合。
该定理给出了基本等角三角形定理的逆定理。
第六卷命题六
一个角与成比例的两边
如果两个三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形有一个角相等,且夹这个角的两边成比例,那么它们的角分别相等,并且对应的边所对的角相等。构造一个具有相同角度和边长关系的三角形,则该三角形与第一个三角形相等。
这提供了一个以一个角和两条成比例的边为依据的实用相似判定标准。
第六卷命题七
有条件的三角形相似
在一个[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等,且另外两个角附近的边成比例的条件下,证明两个三角形相似;其余的角分别小于直角,或分别不小于直角。通过反证排除角度位置不相等的情形。
当成比例的边长数据允许不同的方向配置时,该定理解决了可能出现的歧义。
第六卷命题八
高产生相似三角形
在直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形中,从直角向对边作垂线,便产生两个较小的三角形。每个小三角形都与整个三角形以及另一个小三角形角角相等。
这一构造是后来许多度量关系背后的核心相似模式。
第六卷命题九
截取所要求的部分
通过构造一条辅助射线并将其分成相等的单位,从给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上截取所要求的部分。过选定[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e),将这一成比例的分割转移到原直线上。
这个问题把任意分数的分割转化为几何构造。
第六卷命题十
线段的相似分割
将给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)按另一条已经分割的直线的相同比例进行分割。借助相等的辅助线段和[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e),利用成比例定理转移各个分[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)。
这一构造提供了复制尺度模式的一般方法。
第六卷命题十一
第三比例项
将给定的前两条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)置于一个辅助[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)的两边上,并作[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e),即可求得它们的第三比例项。平行线定理给出所要求的比值。
这是构造满足平方比例关系的量的几何方法。
第六卷命题十二
第四比例项
将两条给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)置于一条射线上,将第三条置于另一条射线上,再过适当的[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)作[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e),即可构造三条给定直线的第四比例项。所得线段满足所要求的比例。
这个问题把第三比例项的构造扩展到四项。
第六卷命题十三
中比例项
在两条给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)之间,通过将它们首尾相接置于半圆的直径上来构造中比例项。从它们的连接[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)向半圆作垂线,该垂线段就是所要求的中比例项。
这个结果把直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)几何转化为平方根关系的直接构造。
第六卷命题十四
倒数比例的平行四边形
有一个[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等的相等平行四边形,其相邻两边成反比。反过来,有一个角相等且相邻两边成反比的平行四边形彼此相等。
这个定理把面积相等与边长的倒数比联系起来。
第六卷命题十五
倒数比例的三角形
有一个[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等的相等三角形,其夹该角的两边成反比;满足这一反比条件的三角形彼此相等。通过一种共同的类似对角线的配置,可将这一论断归结为平行四边形的面积关系。
这个命题是前一个倒数比例平行四边形定理在三角形中的对应形式。
第六卷命题十六
外项与中项的矩形关系
四条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)成比例,当且仅当由两外项构成的矩形等于由两中项构成的矩形。该构造把两个乘积表示为平行四边形的面积,并直接进行比较。
这给出了比例关系的几何乘积判据。
第六卷命题十七
中比例项的平方关系
三条[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)成比例,当且仅当由两外项构成的矩形等于以中项为边的正方形。该定理把前面的乘积关系专门化为中项重复出现的情形。
它给出了中比例项的核心代数特征。
第六卷命题十八
构造相似图形
在给定[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上,构造一个与给定图形相似且位置相同的直线图形。将原多边形分成三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形,再依次复制相应的角和成比例的边。
这个问题说明,单一的尺度线如何生成完整的[相似图形](entity:concept-recall-concept-951f941f69f2)。
第六卷命题十九
相似三角形的平方比
证明相似三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形彼此之比等于其对应边之比的平方。引入第三比例项,并利用边长的反比关系,将相似关系转化为平方比。
该定理说明,面积为何按线性尺度的平方缩放。
第六卷命题二十
相似多边形的平方比
将相似多边形分成相应的相似三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形。每一对三角形的比都与两个多边形的比相同,而三角形面积之和保持对应边平方比的关系。
这一结果把三角形的平方缩放定律推广到所有相似的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)图形。
第六卷命题二十一
相似关系具有传递性
与同一图形相似的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)图形彼此相似。它们的对应[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)相等,围绕这些角的边通过共同的模型成比例。
该定理使相似关系成为图形之间的一种等价关系。
第六卷命题二十二
成比例线段上的相似图形
在四条成比例的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上构造的相似且位置相应的直线图形彼此成比例。反过来,成比例的[相似图形](entity:concept-recall-concept-951f941f69f2)也能推出其底边成比例。证明使用第三比例项和平方比定理。
这把一维的比例关系与二维的面积联系起来。
第六卷命题二十三
平行四边形的边长比
等[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)平行四边形彼此之比,等于其对应边之比的[比例复合](entity:concept-recall-concept-321adf0d666f)。将相邻两边置于同一[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上并补成较大的平行四边形,可使面积关系分解为两个边长比。
该命题是比例复合缩放在平行四边形中的表现。
第六卷命题二十四
对角线分成的平行四边形彼此相似
由一条对[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)线分出的两个平行四边形,与整个平行四边形彼此相似,也互相相似。它们的公共角和成比例的边确立了这种相似关系。
该定理揭示了每个平行四边形内部的自相似结构。
第六卷命题二十五
构造一个等面积的相似图形
构造一个与给定图形相似且与另一个图形等面积的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)图形。通过平行四边形合并两个已知面积,在相关边之间求出中比例项,并在其上构造位置相应的图形。
这个问题解决了核心的缩放问题,即在把面积改变为指定值的同时保持形状不变。
第六卷命题二十六
公共对角线原理
具有一个公共[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)且相似、位置相应的平行四边形,必定围绕同一条对角线排列。任何另一条对角线都会产生第二个相似的平行四边形,并形成与相等关系相矛盾的成比例边关系。
该命题确定了共同相似结构中的唯一内部轴线。
第六卷命题二十七
最大矩形
在一条给定线段被分成两段所形成的所有矩形中,最大的矩形是以该线段一半为边的正方形。不相等的两段所形成的亏量,等于分[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)与中点之间距离的平方。
该定理是一个几何最大值原理,也是对称性的直接表达。
第六卷命题二十八
按指定矩形分割线段
将一条给定线段分割,使其两段所成的矩形等于一个不超过该线段一半所成正方形的指定面积。利用圆确定两个可能的分[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9),并用[相交弦定理](entity:action-recall-action-d50408cb4ab6)验证乘积关系。
这一构造解决了最大矩形问题的逆问题。
第六卷命题二十九
作出形成指定矩形的延长线段
延长一条给定线段,使原线段与延长部分所成的矩形等于给定的正方形或面积。利用圆和配方法确定所需的延长部分。
这个问题是固定线段内部进行分割的外部对应形式。
第六卷命题三十
按黄金比例分割线段
将一条给定的有限[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)按极端与中项之比进行分割。通过正方形和中比例项的构造,得到一个分[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9),使全线段与较长段之比等于较长段与较短段之比。
这是[黄金分割](entity:concept-recall-concept-ce9f1ff12eab)的正式构造,也是构造正五边形所依据的关键比例分割。
第六卷命题三十一
三角形各边上的相似图形
在直[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)三角形各边上构造的相似[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)图形,满足与各边上正方形相同的关系,即斜边上的图形等于两条直角边上的图形之和。相似关系把每个面积转化为相应正方形乘以同一个比例因子。
因此,[勾股定理](entity:concept-recall-concept-ce6e534f761e)从正方形扩展到了所有形状相同的图形。
第六卷命题三十二
对应边平行
将两个边成比例的三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形放置成对应边彼此平行。它们的对应角相等,并且可证明其余各边位于同一[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)上。
该命题为相似三角形提供了一种几何排列,使它们的尺度关系在空间中得到明确表现。
第六卷命题三十三
弧与角成比例
在相等的圆中,圆心[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)或圆周角之比等于其所对弧之比,扇形也满足同样的关系。相等的弧分割产生相等的角分割,并且这种比例可扩展到任意倍数。
该定理完成了本卷从[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)比例到圆形量的推进。
第六卷辅助命题甲
外角平分线的比例关系
平分三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形外角的[直线](entity:concept-recall-concept-49136c22aa5f)与对边的延长线相交,并按照与该角相邻的两边之比,分割延长后的整条边和其外部线段。通过[平行线](entity:concept-recall-concept-fc1139936a7e)的构造,可将证明归结为相似三角形。
该定理把内角平分线的关系扩展到了三角形边界之外。
第六卷辅助命题乙
角平分线的乘积关系
当三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形的一个角被平分时,夹住该角的两边所成的矩形,等于底边被分成的两段所成的矩形与平分线上的正方形之和。通过三角形三个顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)的圆可得到相似三角形和相交弦乘积关系。
这一结果把角平分与一个二次度量恒等式联系起来。
第六卷辅助命题丙
高与直径之积
若从三[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)形的顶[点](entity:concept-recall-concept-b743d37708a9)向其底边作垂线,则三角形两边所成的矩形等于该垂线与外接圆直径所成的矩形。借助以圆的直径为边所形成的相似三角形,可以证明这一相等关系。
该定理把三角形两边之积与其高及外接圆直径联系起来。
第六卷辅助命题丁
托勒密四边形关系
对于圆内接四边形,其两条对[角](entity:concept-recall-concept-d470b68ae284)线所成的矩形等于两组对边分别所成矩形之和。通过辅助作角构造出相似三角形,其各自的乘积合并后即得到所述相等关系。
这一收尾定理给出了圆内接四边形的典型度量关系,并使本卷告终。
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论著终结
本卷以最后一次证明和正式标记[“证毕”](entity:expression-recall-expression-q-e-d-2febc94efe06)作结,随后是[奇西克](entity:location-recall-location-chiswick-7b19b749959a)印刷商的刊记。全书的进程从视觉教学法与基础作图出发,经过圆、比例、[相似图形](entity:concept-recall-concept-951f941f69f2),最终抵达圆内接图形的度量关系这一高潮。
结尾所终结的并非叙事性情节,而是一套完整的[欧几里得](entity:character-recall-character-euclid-711968ac1085)序列,其中每一个后出的关系,都已由先前的定义、公设、作图和证明预先铺垫。