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命题

命题1

假设有两条线段,其中一条被任意截成几段。那么两条线段围成的矩形等于各个小段和未截线段围成的矩形之和。

设: a BC 是两条线段,用点 D E 分线段 BC

那么可以说:由 a BC 所夹的矩形等于由 a BD a DE 以及 a EC 分别所夹的矩形的和。

因为:从 B BF BC 成直角,[I. 11]

BG 等于 a ,[I. 3]

G GH 平行于 BC ,[I. 31]

并经过点 D E C ,作 DK EL CH 平行于 BG

那么 BH 等于 BK DL EH 的和。

BH 是矩形 a BC ,由于它是由 GB BC 围成的,并且 BG 等于 a

BK 是矩形 a BD ,由于它是由 GB BD 围成的,并且 BG 等于 a

又因: DL 是矩形 a DE ,由于 DK BG 并且等于 a ,[I. 34]

同理可证: EH 也是矩形 a EC

所以:矩形 a BC 等于矩形 a BD 与矩形 a DE 及矩形 a EC 的和。

证完。

命题2

若将一条线段任意分成两段,那么这两条线段分别围成的矩形之和等于在原线段上所作成的正方形。

设:任意两分线段 AB 于点 C

那么可以说:由 AB BC 所夹的矩形与 BA AC 所夹的矩形的和等于 AB 上的正方形。

设:在 AB 上作的正方形为 ADEB 。[I. 46]

经过点 C CF 平行于 AD BE 。[I. 31]

那么 AE 等于 AF CE 的和。

因为: AE AB 上的正方形,

AF 是由 BA AC 围成的矩形,因为它是由 DA AC 围成,且 AD 等于 AB

又因: BE 等于 AB

因此: CE 是由 AB BC 围成的矩形,

所以:矩形 BA AC 与矩形 AB BC 的和等于 AB 上的正方形。

证完。

命题3

若任意两分一条线段,那么整条线段与小线段之一围成的矩形等于两线段围成的矩形,与前面提到的小线段上的正方形的和。

设:任意两分线段 AB C

那么可以说:由 AB BC 围成的矩形等于由 AC CB 围成的矩形与 BC 上的正方形的和。

CB 上作正方形 CDEB ,[I. 46]

延长 ED F ,过 A AF 平行于 CD 或者 BE 。[I. 31]

那么 AE 等于 AD CE 的和。

因为: AE 是由 AB BC 所围成的矩形,这是因为它是由 AB BE 所围成的,且 BE 等于 BC

又因: DC 等于 CB ,并且 DB CB 上的正方形,

因此: AD 是矩形 AC CB

所以: AB BE 围成的矩形等于由 AC CD 围成的矩形与 BC 上的正方形的和。

证完。

命题4

两分一条线段,那么在整条线段上的正方形等于各小线段上的正方形与两小线段围成矩形的二倍之和。

设:任意线段 AB 分于 C

那么可以说: AB 上的正方形等于 AC CB 上的正方形的和,加上 AC CB 围成的矩形的二倍。

AB 上所作的正方形为 ADEB ,[I. 46]

连接 BD ,过点 C CF 平行于 AD EB ,过点 G HK 平行于 AB DE 。[I. 31]

因为: CF 平行于 AD ,且 BD CF AD 都相交,那么同位角 CGB ADB 相等,[I. 29]

且因边 BA 等于边 AD

因此:角 ADB 等于角 ABD ,[I. 5]

所以:角 CGB 等于角 GBC ,边 BC 等于边 CG 。[I. 6]

因为: CB 等于 GK CG 等于 KB ,[I. 34]

所以: GK 等于 KB

所以: CGKB 是等边的。

然后,又可证明 CGKB 是直角。

因为: CG 平行于 BK 。角 KBC 、角 GCB 的和等于两直角,[I. 29]

又因:角 KBC 是直角,

所以:角 BCG 也是直角,对角 CGK 及角 GKB 同样是直角,[I. 34]

所以: CGKB 四个角都是直角,由于已经证明它是等边,因此它是正方形,从而推出 CGKB 是作在 CB 上的正方形。

同理可证: HF 也是正方形,它是作在 HG 上的,也就是作在 AC 上的正方形,[I. 34]

所以:正方形 HF KC 是作在 AC CB 上的正方形。

因为: AG 等于 GE ,并且 AG 是矩形 AC CB ,且 GC 等于 CB

所以: GE 等于矩形 AC CB

所以: AG GE 的和等于矩形 AC CB 的二倍。

因为:正方形 HF CK 的和等于 AC CB 上的正方形的和,

所以:四个面 HF CK AG GE 等于 AC CB 上的正方形加上 AC CB 围成的矩形的二倍。

又因为: HF CK AG GE 的和是整体 ADEB ,它就是 AB 上的正方形,

所以: AB 上的正方形等于 AC CB 上的正方形的和加上 AC CB 围成的矩形的二倍。

证完。

命题5

若一条线段既被分成相等线段,又被分成不相等的线段,那么由不相等的线段围成的矩形与两个分点之间的一段上的正方形的和等于原来线段一半上的正方形。

设:由点 C 将线段 AB 分成相等的两线段,用点 D 将线段 AB 分成不相等的两线段。

那么可以说: AD DB 围成的矩形加上 CD 上的正方形的和等于 CB 上的正方形。

设: CEFB 是作在 CB 上的正方形。[I. 46]

连接 BE ,过 D DG 平行于 CE BF ,过 H KM 平行于 AB EF ,再过 A AK 平行于 CL BM ,[I. 31]

那么:补形 CH 等于补形 HF 。[I. 43]

DM 加在以上两边,那么整体 CM 等于整体 DF

因为: AC 等于 CB

所以: CM 等于 AL ,[I. 36]

AL 等于 DF

CH 加在以上各边,那么整个 AH 等于拐尺形 N OP

因为: DH 等于 DB

所以:拐尺形 NOP 等于矩形 AD DB

LG 等于 CD 上的正方形,将它加在以上各边,

那么:拐尺形 NOP LG 的和等于 AD DB 围成的矩形与 CD 上的正方形的和。

又因:拐尺形 NOP LG 的和是 CB 上的整体正方形 CE FB

所以: AD DB 围成的矩形与 CD 上的正方形的和等于 CB 上的正方形。

证完。

命题6

若将一条线段二等分,并沿同一条线段给它加上一条线段,那么合成的线段与加上的线段围成的矩形,以及原线段一半上的正方形的和,等于原线段一半与加上的线段合成线段上的正方形。

设:点 C 平分线段 AB ,在同一直线上加上线段 BD

那么可以说: AD DB 围成的矩形与 CB 上的正方形的和等于 CD 上的正方形。

设: CEFD 是在 CD 上所作的正方形。[I. 46]

连接 DE ,过点 B BG 平行于 EC DF ,过点 H KM 平行于 AB EF ,过点 A AK 平行于 CL DM 。[I. 31]

因为: AC 等于 CB AL 等于 CH ,[I. 36]

又因: CH 等于 HF ,[I. 43]

所以: AL 等于 HF

CM 加在各边,

那么:整个 AM 等于拐尺形 N OP

又因: AM 是由 AD DB 围成的矩形,且 DM 等于 DB

所以:拐尺形 NOP 等于矩形 AD DB

LG 加在以上各边,等于 BC 上的正方形,

所以: AD DB 围成的矩形与 CB 上的正方形的和等于拐尺形 NOP LG 的和。

又因:拐尺形 NOP LG 是作在 CD 上的整体正方形 CE FD

所以:由 AD DB 围成的矩形与 CB 上的正方形的和等于 CD 上的正方形。

证完。

命题7

若将一条线段任意分为两段,那么整条线段上的正方形与所分成小段上的正方形的和等于整条线段与该小线段围成的矩形的二倍与另一小线段上的正方形的和。

设:线段 AB 被点 C 任意分为两段。

那么可以说: AB BC 上的正方形的和等于 AB BC 围成的矩形的二倍与 CA 上的正方形的和。

设:在 AB 上所作的正方形为 ADEB ,[I. 46]

并且图已作。[I. 46]

因为: AG 等于 GE ,[I. 43]

CF 加在以上各边,那么整体 AF 等于整体 CE ,因此 AF CE 的和是 AF 的二倍,

因为: AF CE 的和是拐尺形 KLM 与正方形 CF 的和,

所以:拐尺形 KLM 与正方形 CF 的和是 AF 的二倍。

又因:矩形 AB BC 的二倍也是 AF 的二倍,且 BF 等于 BC

所以:拐尺形 KLM 与正方形 CF 的和等于二倍的矩形 AB BC

DG 加在以上各边, DG AC 上的正方形,

所以:拐尺形 KLM 与正方形 BG GD 的和,等于 AB BC 围成的矩形的二倍与 AC 上的正方形的和。

因为:拐尺形 KLM 与正方形 BG GD 的和是整体 ADEB CF 的和,它们是在 AB BC 上所作的正方形,

所以: AB BC 上的正方形的和等于 AB BC 围成的矩形的二倍与 AC 上的正方形的和。

证完。

命题8

若将一条线段任意分为两段,用整线段和一条小线段围成的矩形的四倍与另一小线段上的正方形的和等于整线段与前一小线段合成的直线上的正方形。

设:线段 AB 分于 C

那么可以说: AB BC 所夹的矩形的四倍与 AC 上的正方形的和,等于 AB BC 合成直线上的正方形。

延长线段 AB D ,使 BD 等于 CB ,假设画在 AD 上的正方形是 AEFD ,并且作这样两个图。

因为: CB 等于 BD ,且 CB 等于 GK ,并且 BD 等于 KN

所以: GK 等于 KN

同理可证: QR 等于 RP

又因: BC 等于 BD GK 等于 KN

所以: CK 等于 KD GR 等于 RN 。[I. 36]

又因: CK RN 是平行四边形 CP 的补形,

所以: CK 等于 RN ,[I. 43]

所以: KD 等于 GR ,四个面 DK CK GR RN 都彼此相等,

因此:这四个面的和是 CK 的四倍。

又因: CB 等于 BD

BD 等于 BK ,也是 CG ,并且 CB 等于 GK ,也是 GQ ,故 CG 等于 GQ

并且 CG 等于 GQ ,并且 QR 等于 RP

AG 等于 MQ QL 等于 RF ,[I. 36]

又因: MQ QL 是平行四边形 ML 的补形,因此 MQ 等于 QL ,[I. 43]

所以: AG 等于 RF

故,四个面 AG MQ QL RF 彼此相等,

所以:这四个面的和是 AG 的四倍。

因为:四个面 CK KD GR RN 已被证明它们的和是 CK 的四倍,

所以:这八个面构成的拐尺形 STU AK 的四倍。

又因: BK 等于 BD

所以: AK 是矩形 AB BD ,故四倍的矩形 AB BD AK 的四倍。

因为:拐尺形 STU 已经被证明了是 AK 的四倍,

所以:矩形 AB BD 的四倍等于拐尺形 S TU

OH 加在以上各边,等于 AC 上的正方形,

所以:矩形 AB BD 的四倍与 AC 上的正方形的和等于拐尺形 STU OH 的和。

又因:拐尺形 STU OH 的和等于作在 AD 上的整体正方形 AE FD

所以:四倍的矩形 AB BD AC 上的正方形的和等于 AD 上的正方形。

又因: BD 等于 BC

所以:四倍的矩形 AB BC AC 上的正方形的和等于 AD 上的正方形,也就是 AB BC 合成直线上的正方形。

证完。

命题9

若一条线段既被分成相等的两段,又被分成不相等的两段,那么在不相等的各线段上的正方形的和,等于原线段一半上的正方形与两个分点之间一段上的正方形的和的二倍。

设:线段 AB 被点 C 分成相等的线段,又被点 D 分成不相等的线段。

那么可以说: AD DB 上的正方形的和等于 AC CD 上的正方形的和的二倍。

因为:从 AB 上的点 C CE AB 成直角,并且它与 AC CB 相等。连接 EA EB 。经过点 D DF 平行于 EC ,并且过 F FG 平行于 AB ,连接 AF

并且 AC 等于 CE ,角 EAC 等于角 A EC

又因:在点 C 的角是直角,其余两个角 EAC AEC 的和等于直角,[I. 32]

且它们又相等,

所以:角 CEA CAE 各是直角的一半。

同理可证:角 CEB EBC 各是直角的一半,

所以:整体角 AEB 是直角。

又因: GEF 是直角的一半,角 EGF 是直角,由于它与角 ECB 是同位角,[I. 29]

剩下的角 EFG 是直角的一半,[I. 32]

所以:角 GEF 等于角 E FG

由此,边 EG 等于边 GF 。[I. 6]

又因:在点 B 处的角是直角的一半,并且因为角 FDB 与角 ECB 是同位角,所以角 FDB 是直角,[I. 29]

剩下的角 BFD 是直角的一半,[I. 32]

所以:在点 B 处的角等于角 D FB

由此,边 FD 等于边 DB

因为: AC 等于 CE AC 上的正方形等于 CE 上的正方形,

所以: AC CE 上的正方形的和是 AC 上的正方形的二倍。

又因:角 ACE 是直角,所以 EA 上的正方形等于 AC CE 上的正方形的和,[I. 47]

所以: EA 上的正方形是 AC 上的正方形的二倍。

又因: EG 等于 GF EG 上的正方形等于 GF 上的正方形,

所以: EG GF 上的正方形的和等于 GF 上的正方形的二倍。

又因: EF 上的正方形等于 EG GF 上的正方形的和,

所以: EF 上的正方形是 GF 上的正方形的二倍。

又因: GF 等于 CD ,[I. 34]

所以: EF 上的正方形是 CD 上的正方形的二倍。

因为: EA 上的正方形也是 AC 上的正方形的二倍,

所以: AE EF 上的正方形的和是 AC CD 上的正方形的和的二倍。

又因:角 AEF 是直角,

所以: AF 上的正方形等于 AE EF 上的正方形的和,[I. 47]

所以: AF 上的正方形是 AC CD 上的正方形的和的二倍。

因为:在点 D 的角是直角,

所以: AD DF 上的正方形的和等于 AF 上的正方形,[I. 47]

所以: AD DF 上的正方形的和是 AC CD 上的正方形的和的二倍。

又因: DF 等于 DB

所以: AD DB 上的正方形的和等于 AC CD 上的正方形的和的二倍。

证完。

命题10

将一条线段二等分,且在同一直线上再给原线段添加上一条线段,那么合成线段上的正方形与添加线段上的正方形的和等于原线段一半上的正方形与一半线段和添加线段所合成的正方形的和的二倍。

用点 C 将线段 AB 二等分,并在同一直线上给 AB 添上 BD

那么可以说: AD DB 上的正方形的和等于 AC CD 上的正方形的和的二倍。

设: CE C 点和 AB 成直角,[I. 11]

让它等于 AC CB 。[I. 3]

连接 EA EB ,过点 E EF 平行于 AD ,过点 D FD 平行于 EC 。[I. 31]

因为:直线 EF 和平行线 EC FD 都相交,角 CEF EFD 的和等于两直角,[I. 29]

所以:角 FEB EFD 的和小于两直角。

又因:直线在小于两直角的这一侧经延长后相交,[I. 公设5]

所以:若在同方向 B D 延长 EB FD 定相交。

设:其交点为 G ,连接 AG

因为: AC 等于 CE ,角 EAC 等于角 AEC ,[I. 5]

在点 C 是直角,

所以:角 EAC AEC 各是直角的一半。[I. 32]

同理可证:角 CEB EBC 各是直角的一半,

因此:角 AEB 是直角。

又因:角 EBC 是直角的一半,角 DBG 也是直角一半,[I. 15]

并且角 BDG 与角 DCE 相等,且它们是错角,因此:角 BDG 也是直角,[I. 29]

所以:剩下的角 DGB 是直角的一半,[I. 32]

故,角 DGB 等于角 D BG

所以:边 BD 等于边 GD 。[I. 6]

又因:角 EGF 等于在点 C 处的对角,故角 EGF 是直角的一半,且在点 F 处的是直角,[I. 34]

剩下的角 EFC 是直角的一半,[I. 32]

所以:角 EGF 等于角 F EG

GF 等于 EF

因为: EC 上的正方形等于 CA 上的正方形; EC CA 上的正方形的和是 CA 上的正方形的二倍,

又因: EA 上的正方形等于 EC CA 上的正方形的和,[I. 47]

所以: EA 上的正方形是 AC 上的正方形的二倍。[公理1]

因为: FG 等于 EF FG 上的正方形等于 FE 上的正方形,

所以: GF FE 上的正方形的和是 EF 上的正方形的二倍。

又因: EG 上的正方形等于 GF FE 上的正方形的和,[I. 47]

所以:在 EG 上的正方形是在 EF 上的正方形的二倍, EF 等于 CD ,[I. 34]

所以: EG 上的正方形是 CD 上的正方形的二倍。

又因:已证 EA 上的正方形是 AC 上的正方形的二倍,

所以: AE EG 上的正方形的和是 AC CD 上的正方形的和的二倍。

又因:在 AG 上的正方形等于 AE EG 上的正方形的和,[I. 47]

所以: AG 上的正方形是 AC CD 上的正方形的和的二倍。

因为: AD DG 上的正方形的和等于 AG 上的正方形,[I. 47]

所以: AD DG 上的正方形的和是 AC CD 上的正方形的和的二倍,

又因: DG 等于 DB

所以: AD DB 上的正方形的和是 AC CD 上的正方形的和的二倍。

证完。

命题11

将已知线段切分,让它和一条小线段围成的矩形等于另一小段上的正方形。

设:将已知线段 AB 分成两段,让它和一小线段所夹的矩形等于另一小线段上的正方形。

设:在 AB 上作正方形 ABDC 。[I. 46]

AC 二等分于点 E ,连接 BE ,延长 CA F ,取 EF 等于 BE

设: FH 是作在 AF 上的正方形,延长 GH K

那么可以说: H 就是 AB 上所要求作的点,它让 AB BH 所夹的矩形等于 AH 上的正方形。

因为:线段 AC 被点 E 平分,并给它加上 FA

CF FA 所夹的矩形与 AE 上的正方形的和等于 EF 上的正方形,[II. 6]

又因: EF 等于 EB

所以:矩形 CF FA AE 上的正方形的和等于 EB 上的正方形。

因为:在点 A 的角是直角,

所以: BA AE 上的正方形的和等于 EB 上的正方形,[I. 47]

所以:矩形 CF FA AE 上的正方形的和等于 BA AE 上的正方形的和。

将上面两边各减去 AE 上的正方形,

那么:剩下的矩形 CF FA 等于 AB 上的正方形。

矩形 CF FA 的和是 FK ,由于 AF 等于 FG ,且 AB 上的正方形是 AD

所以: FK 等于 AD

将上面两边各减去 AK ,余下的部分 FH 等于 HD

又因: HD 是矩形 AB BH ,又因为 AB 等于 BD ,并且 FH AH 上的正方形,

所以:由 AB BH 围成的矩形等于 HA 上的正方形,

所以:点 H 分已知的线段 AB ,由 AB BH 围成的矩形等于 HA 上的正方形。

作完。

命题12

在钝角三角形中,钝角所对的边上的正方形比夹钝角的两边上的正方形的和还大一个矩形的二倍,这个矩形是由钝角的一边向外延长并作垂线,垂足到钝角之间一段与另一边围成的矩形。

设:在 ABC 是钝角三角形,角 BAC 为钝角。由点 B BD 垂直于 CA ,交延长线于点 D

那么可以说: BC 上的正方形比 BA AC 上的正方形的和还大 CA AD 围成矩形的二倍。

因为:点 A 任意分线段 CD CD 上的正方形等于 CA AD 上的正方形加上 CA AD 所夹的矩形的二倍,[II. 4]

DB 上的正方形加在以上各边,

所以: CD DB 上的正方形的和等于 CA AD DB 上的正方形的和加上矩形 CA AD 的二倍。

又因:在点 D 的角都是直角,因此: CB 上的正方形等于 CD DB 上的正方形的和,[I. 47]

AB 上的正方形等于 AD DB 上的正方形的和,[I. 47]

所以: CB 上的正方形等于 CA AB 上的正方形的和加上 CA AD 围成的矩形的二倍,

所以: CB 上的正方形比 CA AB 上的正方形的和还大 CA AD 围成的矩形的二倍。

证完。

命题13

在锐角三角形中,锐角对边上的正方形比夹锐角两边上的正方形的和小一个矩形的二倍。也就是由另一个锐角向对边作垂直线,垂足到原锐角顶点之间一段与该边所夹的矩形。

设: ABC 是锐角三角形,点 B 处的角为锐角,并且设 AD 是由点 A BC 所作的垂线。

那么可以说: AC 上的正方形比 CB BA 上的正方形的和小 CB BD 围成的矩形的二倍。

因为: CB 任意分割于点 D CB BD 上的正方形的和等于由 CB BD 围成矩形的二倍与 DC 上的正方形的和,[II. 7]

DA 上的正方形加在以上各边,

那么: CB BD DA 上的正方形的和等于 CB BD 围成的矩形的二倍加上 AD DC 上的正方形的和。

因为:在 D 处的角都是直角,因此: AB 上的正方形等于 BD DA 上的正方形的和,[I. 47]

并且, AC 上的正方形等于 AD DC 上的正方形的和,因此: CB BA 上的正方形的和等于 AC 上的正方形加上二倍的矩形 CB BD

所以: AC 上的正方形只能比 CB BA 上的正方形的和小 CB BD 所夹的矩形的二倍。

证完。

命题14

作一个正方形,面积等于已知的直线形面积。

设:已知直线形 A ,作一个等于直线形面积 A 的正方形。

先设:作了一个等于直线形 A 的矩形 BD 。[I. 45]

BE 等于 ED ,那么因为正方形 BD 等于直线形 A ,作图完毕。

如果 BE 不等于 ED ,也就是线段 BE ED 中有一条较大。

再设: BE 较大,且延长至点 F

EF 等于 ED ,且 BF 被二等分于点 G

G 为圆心,以 GB GF 中的一个为距离画半圆 B HF

DE 延长至 H ,连接 GH

因为:线段 BF 被点 G 二等分,被点 E 分为不相等的两段,

且由 BE EF 围成的矩形与 EG 上的正方形的和等于 GF 上的正方形,[II. 5]

又因: GF 等于 GH

所以:矩形 BE EF GE 上的正方形的和等于 GH 上的正方形。

又因: HE EG 上的正方形的和等于 GH 上的正方形,[I. 47]

所以:矩形 BE EF 加上 GE 上的正方形等于 HE EG 上的正方形的和。

以上各边减去 GE 上的正方形,

那么:剩下的矩形 BE EF 等于 EH 上的正方形。

因为: EF 等于 ED ,所以:矩形 BE EF BD

所以:平行四边形 BD 等于 HE 上的正方形。

又因: BD 等于直线形 A

所以:直线形 A 等于在 EH 上作的正方形,

所以:在 EH 上作了等于已知直线形 A 的正方形。

作完。 zDzAIZ36teXOIpb4d5/nhbYNrUJQVkvTiJmO3HS1TXwtZRlity2orgKAmTU+rnIn

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