命题1.16
任意三角形,其任意一边的延长线所形成的外角大于任意不相邻的内角。
设:ABC为任意三角形,延长BC边至D。
求证:∠ACD大于∠CBA或∠BAC。
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在AC上取E点,使之平分AC(命题1.10);
命题1.10 一条线段可以被分成两条相等的线段。
连接BE(公设1.1),
公设1.1 过两点可以作一条直线。
并延长至F(公设1.2),
公设1.2 直线可以向两端无限延伸。
使EF等于BE(命题1.3),
命题1.3 给定两条不等线段,可以在较长的线段上截取一条线段等于较短的线段。
连接FC(公设1.1),
延长AC至G(公设1.2);
因为:AE等于EC,BE等于EF,∠AEB等于∠FEC(命题1.15);
命题1.15 两直线相交,对顶角相等。
所以:AB等于FC,三角形ABE全等于三角形CFE(命题1.4),于是∠BAE等于∠ECF。
命题1.4 如果三角形的两条对应边及夹角相等,那么其第三边亦相等,两个三角形全等,其余的两对应角亦相等。
又,∠ECD大于∠ECF(公理1.5),于是∠ACD大于∠BAE。
公理1.5 整体大于部分。
同理:如果BC被平分,可证∠BCG,也就是也就是∠ACD也大于∠ABC(命题1.15)。
所以:任意三角形,其任意一边的延长线所形成的外角大于任意不相邻的内角。
证完。
心得体会
1.在后面的命题中,欧几里得调用平行公设(公设1.5),再次证明,三角形的外角等于两内角之和。
2.在这个命题的证明中,我们的起始条件仅仅是一个三角形,之后又做了多条辅助线,最终命题得以证明。现在提一个老生常谈的疑问:这算不算私自增加了已知条件?这样的证明是否严格?
在全网充斥“用好辅助线,巧妙解决几何难题”之类的背景下,回答好这个问题很有必要,貌似大多数人都不会去关心这个问题,甚至没人提出这个问题。
我的回答是,这样的证明是严格的。这并不算是私自增加已知条件。这些“中间成果”是依据公设、公理和定理演绎出来的。从现象的层面来看,这些辅助线是作出来的,实质上是在逻辑上被确定出来的。数学讲究的就是“确定”二字。
正因为能从已知条件确定出来,所以才可以在实践中作出来,这才是内在的逻辑。“尺规作出”是逻辑上确定出的外在表现,前者是现象,后者是本质。
3.不要低估几何的价值,它不仅仅是作图游戏。在以后的文章里,你可以看到:利用几何,可以证明初等数论的基本定理;几何学作为工具可以帮助物理学家计算天体运动。
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