任意三角形,其任意一边的延长线所形成的外角大于任意不相邻的内角。
设: ABC 为任意三角形,延长 BC 边至 D 。
求证:∠ ACD 大于∠ CBA 或∠ BAC 。
在 AC 上取 Ε 点,使之平分 AC (命题I.10) ,连接 BΕ ,并延长至 F ;使 ΕF 等于 BΕ (命题I.3) ,连接 FC (公设I.1) ,延长 AC 至 G (公设I.2) 。
因为: AΕ 等于 ΕC,BΕ 等于 ΕF ; AΕ、ΕB 分别等于对应边 CΕ、ΕF ;∠ AΕB 等于∠ FΕC ,因为它们为对顶角 (命题I.15) 。
所以:边 AB 等于边 FC ,三角形 ABΕ 全等于三角形 CFΕ (命题I.4) ,于是∠ BAΕ 等于∠ ΕCF 。
又,∠ ΕCD 大于∠ ΕCF (公理I.5) ,于是∠ ACD 大于∠ BAΕ 。
同理:如果 BC 被平分,可证∠ BCG ,也就是∠ ACD 也大于∠ ABC (命题I.15) 。
所以:任意三角形,其任意一边的延长线所形成的外角大于任意不相邻的内角。
证完
雪花曲线
从一个等边三角形出发,将每条边三等分,然后在各边三等分后的中段向外作一个新的等边三角形,但要去掉与原三角形重合的部分,接着对这个新图形的每条边重复上述过程,如此不断继续下去,所得到的曲线就是雪花曲线,它实际上是一个无限逼近序列的曲线。雪花曲线具有令人惊异的性质:它的内部面积有限,但曲线本身长度无限。
在后面的命题I.32中,欧几里得调用平行公设(公设I.5),再次证明,三角形的外角等于两内角之和。
本命题应用在下两个命题的证明中,也用在卷3中。