几何原本 卷一

欧几里得 · 23 条定义 · 5 条公设 · 5 条公理 · 48 个命题

命题 I.14 · 定理

若过一条直线上一点,有不在它同侧的两条直线与它所成的邻角之和等于两直角,则这两条直线在同一直线上。

红圈的点可以拖动,图形会随之改变,而证明的每一步仍然成立。
  1. 在直线 AB 上的点 B,不在 AB 同一侧的两条直线 BC、BD 所成的相邻角 ∠ABC、∠ABD 之和等于两个直角。断言:BD 与 CB 在同一条直线上。(拖动各点,D 总是落在 CB 的延长线上。)
  2. 假如 BD 不与 CB 在同一条直线上,设 BE 与 CB 在同一条直线上。(图中的 E 是按这个假设画的。)
  3. 因为直线 AB 立在直线 CBE 上,所以 ∠ABC 与 ∠ABE 之和等于两个直角。
    命题 I.13
    命题 I.13:一条直线与另一条直线所成的角,或者是两个直角,或者等于两直角之和。
  4. 而 ∠ABC 与 ∠ABD 之和也等于两个直角,所有直角都相等,所以 ∠CBA、∠ABE 之和等于 ∠CBA、∠ABD 之和。
    公设 4公理 1
    公设 4:凡直角都彼此相等。
    公理 1:等于同量的量彼此相等。
  5. 两边各减去 ∠CBA,余下的 ∠ABE 等于余下的 ∠ABD,较小的等于较大的,这是不可能的。所以 BE 不与 CB 在同一条直线上;同理,除 BD 以外的任何直线都不与 CB 在同一条直线上。所以 CB 与 BD 在同一条直线上。
    公理 3公理 5
    公理 3:等量减等量,其差仍相等。
    公理 5:整体大于部分。