Предложение I.29 · Теорема
Прямая, падающая на параллельные прямые, образует накрест лежащие углы, равные между собой, внешний угол, равный внутреннему противолежащему, и внутренние односторонние углы, вместе равные двум прямым.
Перетаскивайте точки, обведённые красным. Чертёж меняется, а каждый шаг доказательства остаётся верным.
- Пусть прямая EF падает на параллельные прямые AB, CD. Утверждается, что она образует равные накрест лежащие углы AGH, GHD, внешний угол EGB, равный внутреннему противолежащему углу GHD, и внутренние углы с одной стороны, BGH, GHD, вместе равные двум прямым. (Попробуйте перетащить G, H или B.)
- Если угол AGH не равен углу GHD, пусть угол AGH больше. Прибавим к каждому угол BGH; тогда углы AGH, BGH больше углов BGH, GHD.
- Но углы AGH, BGH вместе равны двум прямым; значит, углы BGH, GHD вместе меньше двух прямых.Предложение I.13Предложение I.13: Если прямая, восставленная на прямой, образует углы, то она образует или два прямых, или углы, вместе равные двум прямым.
- Но прямые, неограниченно продолженные со стороны углов, меньших двух прямых, встречаются; значит, AB, CD встретились бы, хотя они параллельны и не встречаются, что невозможно. Значит, угол AGH равен углу GHD.Постулат 5Определение 23Постулат 5: И если прямая, падающая на две прямые, образует внутренние и по одну сторону углы, меньшие двух прямых, то продолженные неограниченно эти прямые встретятся с той стороны, где углы меньше двух прямых.Определение 23: Параллельные суть прямые, которые, находясь в одной плоскости и будучи продолжены в обе стороны неограниченно, ни с той, ни с другой стороны между собой не встречаются.
- Далее, угол AGH равен вертикальному с ним углу EGB; значит, и угол EGB равен углу GHD.Предложение I.15Аксиома 1Предложение I.15: Если две прямые пересекаются, то они образуют вертикальные углы, равные между собой.Аксиома 1: Равные одному и тому же равны и между собой.
- Прибавим к каждому угол BGH; тогда углы EGB, BGH равны углам BGH, GHD. Первые вместе равны двум прямым; значит, и углы BGH, GHD вместе равны двум прямым.Аксиома 2Предложение I.13Аксиома 2: И если к равным прибавляются равные, то и целые будут равны.Предложение I.13: Если прямая, восставленная на прямой, образует углы, то она образует или два прямых, или углы, вместе равные двум прямым.
Что и требовалось доказать.