《幾何原本》命題3.7【夸克歐氏幾何】
命題3.7:
如果在一個(gè)圓的直徑上取一個(gè)不是圓心的點(diǎn),那么該點(diǎn)向圓上所引的線段中,圓心所在的一段最長(zhǎng),同一直徑余下的一段最短,在其余的線段中,與圓心所在連線的夾角較小的線段較短,所引連線中只有兩條相等的連線各在最短連線的一邊

已知:圓ABCD,直徑AD,點(diǎn)E為圓ABCD的圓心,點(diǎn)F在ED上,從點(diǎn)F引線段BF,CF,GF,其中∠BFA<∠CFA<∠GFA
求證:點(diǎn)F向圓ABCD上所引的線段中,AF最長(zhǎng),F(xiàn)D最短,BF>CF>GF
解:
連接BE,CE,GE
(公設(shè)1.1)
證:
∵點(diǎn)E是圓ABCD的圓心
(已知)
∴AE=BE
(定義1.15)
∵△BEF中,BE+EF>BF
(命題1.20)
∴AE+EF>BF
(公理1.1)
∵AE+EF=AF
(已知)
∴AF>BF
(公理1.1)
同理可證,其它線段都小于AF
∵點(diǎn)E是圓ABCD的圓心
(已知)
∴GE=DE
(定義1.15)
∵△EFG中,GF+EF>GE
(命題1.20)
∴GF+EF>DE
(公理1.1)
∴GF>DF
(隱藏公理)
同理可證,其它線段都大于DF
∵點(diǎn)E是圓ABCD的圓心
(已知)
∴BE=CE
(定義1.15)
∵EF公用,∠BEF>∠CEF
(公理1.5)
∴BF>CF
(命題1.24)
同理可證,CF>GF
求:在AD另一側(cè),從點(diǎn)F向圓上引一條線段使其等于GF
解:
在EF上以點(diǎn)E為頂點(diǎn)在AD另一側(cè)作∠FEH=∠FEG,與圓ABCD的交點(diǎn)記為點(diǎn)H
(命題1.23)
連接HF
求證:GF=HF,且所引線段中除FH外沒有別的線段與GF相等
證:
∵點(diǎn)E是圓ABCD的圓心
(已知)
∴GE=EH
(定義1.15)
∵∠FEH=∠FEG,EF公用
(已知)
∴△EFG≌△EFH,GF=HF
(命題1.4)
設(shè)所引線段中還有KF=GF,其中∠KFA<∠HFA
∵∠KFA<∠HFA
(已知)
∴KF>HF
(已證)
∵KF=GF,GF=HF
(已知)
∴KF=HF
(公理1.1)
∴大的等于小的這是不可能的
∴所引線段中除FH外沒有別的線段與GF相等
證畢

此命題在《幾何原本》中再未被使用
隱藏公理:如果X>Y,那么X-Z>Y-Z,這一性質(zhì)未出現(xiàn)在本書的公理中。
