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命题I.1

已知一条线段可作一个等边三角形。

设: AB 为已知的线段。

要求:以线段 AB 为边作一个等边三角形,以 A 为圆心、 AB 为半径作圆 BCD ;再以 B 为圆心、以 BA 为半径作圆 ACΕ ;两圆相交于 C 点,连接 CA CB

因为: A 点是圆 CDB 的圆心,故 AC 等于 AB (定义I.15)

又,点 B 是圆 CAΕ 的圆心,故 BC 等于 BA (定义I.15) CA 等于 AB ;所以:线段 CA 等于 CB 等于 AB

因为等于同量的量互相相等 (公理I.1) ;所以: CA 等于 CB 。所以:三条线段 CA AB BC 相等。

所以:三角形 ABC 是作在线段 AB 上的等边三角形。

证完

注解

将这一命题作为《原本》的第一命题是令人愉快的,三角形结构清晰,对等边三角形的证明过程,也条理清晰,当然对 C 点可以有两个选择,任意一个皆可。或许,欧几里得应将命题I.4作为《原本》的第一命题,因为该命题逻辑上不依赖于前三个命题;但是,欧几里得的第一命题的选择,也自有他的理由。首先,本书接触五个正多边形,从一个正三角形开始,有其美学意义。另外,命题I.2和命题I.3皆需要命题I.1,命题I.2和命题I.3给出了移动线的结构,命题I.4虽然在逻辑上不依赖于命题I.2和命题I.3,但却引用了叠合的概念,从某种意义上讲,是移动的点和线。

欧几里得在某个命题结束时,用了“证完”一词。这是几何学命题证明结束的一个标准。尽管两千多年来这部天才的巨著受到了历代数学批评家们的挑剔,并且他们也指出了不少漏洞,但丝毫无损它的光辉。本命题是两千余年来受到批评最多的一个命题,批评者指出,如此简洁明了的命题,却充满了漏洞,这是陈述不够充分的逻辑裂缝。为什么生成 C 点?证明一开始,点 C 就被设定为圆的相交点,但它的存在却没有证明。欧几里得虽然在平行公设里说到点的生成,但那一公设却与该命题无关。所以点 C 的存在不能获得保证。事实上,在几何学模式中,不相交的圆自然是存在的,因此,在这里出现了欧几里得尚未定义的公设。在第3卷中,欧几里得小心谨慎地分析圆相交的可能情况,但无论他怎么小心,还是得出了错误的定理。

为什么 ABC 是一个平面图形?在总结了线段 AC AB BC 相等以后,就确定 ABC 是平面图形,三条线段并未表明在一个平面内,却构成了平面图形,缺乏逻辑链。命题X.1中声明了“三角形在一个平面内”,从逻辑上讲,这两个命题应该被置于第一卷的第一命题。然而二者却没有被置于第一命题,这显然是因为第10卷中的命题属于立体几何,而《原本》中,立体几何从平面几何发展而来。从历史观点的考察来看,无疑是这样的。

不能排除这种可能性:边可以构成多次多区域的相交,就像泡沫链一样。这里需要证明(或者设立公设):两条无限延伸的直线至少能在一点相交。

命题的应用

这一命题直接应用在本卷的命题I.2、I.9、I.10、I.11及命题X.11、X.12中。 UTnS3Fn8tgJnWonzj2FQO2nX5s4p0OZfbCsoNS3zCQFuDy1sVID+Ld589SO7i/uO

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