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欧几里得的五个定理是:任意两个点可以通过一条直线连接;任意线段能无限延长成一条直线;给定任意线段,可以以其一个端点作为圆心,该线段作为半径作一个圆;所有直角都全等;若两条直线都与第三条直线相交,并且在同一边的内角之和小于两个直角和,则这两条直线在这一边必定相交。
欧几里得几何定理是指按照古希腊数学家欧几里得的《几何原本》构造的几何学。欧几里得几何有时单指平面上的几何,即平面几何。三维空间的欧几里得几何通常叫做立体几何。在欧几里德以前,古希腊人已经积累了大量的几何知识,并开始用逻辑推理的方法去证明一些几何命题的结论。欧几里德将早期许多没有联系和未予严谨证明的定理加以整理,写下《几何原本》一书,标志着欧氏几何学的建立。
以下是欧几里得的五大公设:
公设一:任两点必可用直线连接
公设二:直线可以任意延长
公设三:可以任一点为圆心,任意长为半径画圆
公设四:所有的直角皆相同
公设五:过线外一点,恰有一直线与已知直线平行
其中公设五又称之为平行公设,因为它不如其它公设简洁,看起来倒更像个命题,在鲍耶和罗巴切夫斯基把第五公设去掉之后,他们发现的非欧几何.
欧几里德几何学全部公理:
点是没有部分的
线是平面上只有长度,没有宽度的
直线是可以相两边无限延伸的
过两点有且只有一条直线
平面内过一点可以任何半径画圆
两直线平行,同位角相等
等量+等量和相等
等量—等量差相等
能重合的图形全等
整体大于部分
严格说来不是平行于母线,而是平行于与之垂直的轴截面上的母线.
立体图不太好作,姑且用一个平面图来代替一下.
上图是与截面α垂直的轴截面图(虚线以及P,Q两点不在其上).
A是圆锥的锥顶,AB是与α平行的母线,AC是与AB对径的母线.
截面α垂直交平面ABC于直线FE,D是母线AC与α的交点.
作圆锥的一个内切球使其与平面α相切,球心设为O,与α的切点设为F(易见F在平面ABC上).
球O与圆锥的切点构成一个圆,其所在平面记为β,易知β与平面ABC垂直.
β与平面ABC交于直线BE,C是母线AC与β的交点.
平面α与β的交线记为l,易见l垂直交平面ABC于E.
我们证明截线是以F为焦点,以l为准线的抛物线.
设圆锥的母线与β的夹角为θ,可知α与β的夹角也为θ.
任取截线上一点P,设母线AP与平面β交于点Q(注意P,Q未必在平面ABC上).
则PQ与球O相切于Q.
又由球O与平面α相切于F,可知PF与球O相切于F.
于是PQ与PF是过P点的两条切线,有PQ=PF(推广切线长定理,可用勾股定理证明).
由母线AP与β的夹角为θ,可知P到β的距离为PQ·sin(θ).
而由α与β的夹角为θ,可知P到β的距离=P到l的距离·sin(θ).
故P到l的距离=PQ=PF.
截线上任意一点到F与l的距离相等,即截线是以F为焦点以l为准线的抛物线.
(严格来说还应验证抛物线上任意一点都在截线上,这个不难用同一法证明).
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