首先,我假设以上工作已经全部完成。为了避免线段太多使人混乱,我先把问题简化,即考虑以给定线段中的一条和所作线段中的一条 (比如 AB 和 BC ) 为主线段,然后对其余各条线段也参考这一方法。在图1-5中,设直线 AB 上点 A 与点 B 之间的线段为 x ,设 BC 为 y 。若任一给定线段皆不平行于这两条主线段,则将其延长至与两条主线段相交 (如有必要,这两条主线段也需延长) 。由此,如上节图中所示,其余给定线段交 AB 于点 A 、 E 、 G ,其余所作线段交 BC 于点 R 、 S 、 T 。
由于△ ARB 的所有角都是已知的 [12] ,则边 AB 与边 BR 的比值也可知 。如果我们令 AB : BR = z : b ,则由于 AB = x ,可得 ;又因为点 B 在点 C 和点 R 之间,可得 (当点 R 在点 C 和点 B 之间时 , ;当 C 位于 B 和 R 之间时 , )。又由于△ DRC 的三个角的度数已知 [13] ,则可以确定边 CR 与边 CD 的比值,记作 CR : CD = z : c ,由于 ,可得 。接着,由于线段 AB , AD , EF 的位置是确定的,则点 A 与点 E 之间的距离已知。如果令 AE = k ,则 EB = k+x ;当点 B 位于点 E 和点 A 之间时, EB = k - x ;当点 E 位于点 A 和点 B 之间时, EB =- k + x 。现在,△ ESB 的所有角度已知,故 BE 和 BS 的比值也已知,记作 BE : BS = z : d ,那么, ,且 [14] 。当点 S 位于点 B 和点 C 之间时, ;当点 C 位于点 B 和点 S 之间时, 。同样,△ FSC 的所有角已知,故 CS 与 CF 的比值也已知,记作 CS : CF = z : e 。那么, 。同样地,设 AG = l ,则 BG = l - x ,在△ BGT 中, BG 与 BT 的比值已知,记作 BG : BT = z : f ,则 , 。在△ TCH 中, TC 与 CH 的比值已知,记作 TC : CH = z : g [15] ,则可得, 。
因此可以看到,无论有多少条给定位置的线段,任何过点 C 与这些线段成给定角度的线段,其长度总是可以用三个项来表示。其中一项是由未知量 y 乘以或除以某一已知量组成的,一项是由未知量 x 乘以或除以某一已知量组成的,第三项由已知量组成 [16] 。对于给定线段平行于 AB (此时没有含 x 的项) 或 CB (此时没有含 y 的项) 的情况,则属于例外。这种情况很简单,不需要作进一步解释 [17] 。在所有能想象到的组合中,这些项的符号可以是 + 或- 。
还可以看到,在由一定数量的所作线段相乘得到的乘积中,任何含 x 或 y 的项的次数绝不会大于所有这些线段 (用 x 和 y 表示) 的数量。也就是说,如果两条线段相乘,没有一项的次数会大于2,如果三条线段相乘,没有一项的次数大于3,以此类推。
中世纪数学家尼克尔·奥里斯姆的天文学作品《球论》的第一页书影。