命題 I.29 · 定理
平行な 2 直線と交わる直線は、錯角を互いに等しくし、外角を内対角に等しくし、同じ側の内角の和を 2 直角に等しくする。
赤い丸の点はドラッグできます。図が変わっても、証明の各段階はそのまま成り立ちます。
- 直線 EF が平行な 2 直線 AB、CD に交わるとする。主張:錯角 AGH、GHD は等しく、外角 EGB は同じ側の内対角 GHD に等しく、同じ側の内角 BGH、GHD の和は 2 直角に等しい。(G、H、B をドラッグしてみてください。)
- 角 AGH が角 GHD に等しくなければ、角 AGH が大きいとする。それぞれに角 BGH を加えると、角 AGH、BGH の和は角 BGH、GHD の和より大きい。
- しかし角 AGH、BGH の和は 2 直角に等しい。よって角 BGH、GHD の和は 2 直角より小さい。命題 I.13命題 I.13:直線が直線の上に立って角をつくるならば、2 直角か、または 2 直角に等しい角をつくる。
- ところが 2 直角より小さい角の側に限りなく延長された直線は交わる。すると AB、CD は交わることになるが、これらは平行で交わらないから不可能である。よって角 AGH は角 GHD に等しい。公準 5定義 23公準 5:1 本の直線が 2 本の直線と交わり、同じ側の内角の和を 2 直角より小さくするならば、その 2 直線を限りなく延長すると、2 直角より小さい角のある側で交わること。定義 23:平行線とは、同じ平面上にあって、両方向に限りなく延長しても、どちらの方向でも互いに交わらない直線である。
- また角 AGH はその対頂角 EGB に等しい。よって角 EGB も角 GHD に等しい。命題 I.15公理 1命題 I.15:2 直線が交われば、対頂角は互いに等しい。公理 1:同じものに等しいものは、互いにも等しい。
- それぞれに角 BGH を加えると、角 EGB、BGH の和は角 BGH、GHD の和に等しい。前者は 2 直角に等しいから、角 BGH、GHD の和も 2 直角に等しい。公理 2命題 I.13公理 2:等しいものに等しいものが加えられれば、全体は等しい。命題 I.13:直線が直線の上に立って角をつくるならば、2 直角か、または 2 直角に等しい角をつくる。
これが証明すべきことであった。