基本概念
設直線AB與共面兩條直線a,b相交於A,B兩點,若使得同側的內角契約,則稱直線AB為這兩條直線a,b的等傾割線。點A和點B稱為對應點。
相關定理及證明
定理1 設a,b為共面二直線,A為a上一點,則在b上必存在點A的對應點B,且當a,b不交時,A的對應點B是唯一的。
證明: 由表 1 所示:
(1)若a,b交於O,在b上點O之兩側取點B和B',使OA≡OB且OA≡OB’,則線段AB,AB'均為a,b之等傾割線,故B,B'都是A的對應點。
(2)若a,b分散,則有
公垂線A'B'。在b上取點B使B'B≡A’A且B與A落在公垂線同側,則四邊形AA'B'B是薩開里四邊形。故∠A'AB≡∠B’BA,所以AB為a,b的等傾割線。從而B為A的對應點。設B”為b上異於B的點,則由三角形外角定理可知:∠B’B”A“≠∠A'AB,所以AB”不是a,b的等傾割線,故B點唯一。
(3)若a,b平行。設平行方向為
,聯A及b上任一點B
0,作AB
0所截平行方向一側二內角之平分線,設它們交於點I,作
於M,作
於N,則IM=IN,從而∠AMN≡∠B
0NM,在b上取NB≡MA且B與A落在MN同側,則△AMN≡△BMN(邊,角,邊),從而△MAB≡△ABN(邊,邊,邊),所以AB是a,b的等傾割線,故B為A的對應點,其唯一性的證明與(2)同。
定理2(等傾傳遞性定理) 若同一線束的三直線a,b,c各通過點A、B、C,且線段AB、AC都是等傾割線,則線段BC也是等傾割線。
證明 (1)當線束有中心O時(見圖1),由於AB、AC都是等傾割線,所以∠OAB≡∠OBA,∠OAC≡∠OCA,從而OA≡OB≡OC所以∠OBC≡∠OCB.故BC也是等傾割線。
(2)當線束有底線u時,設A、B、C到u的垂線足各為A'、B’、C’(見圖2)。由於AB、AC都是等傾割線,所以∠A'AB≡∠B'BA,∠A'AC≡∠C'CA,從而AA’≡BB’≡CC’,所以∠B’BC≡∠C’CB,所以BC為等傾割線。
(3)當線束有方向射線
時,設
∥
,
∥
,欲證BC為等傾割線,用
反證法:
若BC為非等傾割線,則可設∠BCC'>∠CBB',於是∠C'CB內部有CC
1使∠BCC
1≡∠CBB',由於
∥
,所以
必交
於一點C
1,聯AC
1,由於∠B'BA≡∠BAA'>∠BAC
1,所以BC
1<AC
1,又∠C
1AC>∠A'AC≡∠ACC’>∠ACC,所以AC
1<CC
1,故BC
1<CC
1,但由BCC
1≡∠CBB’知BC
1=CC
1相矛盾。故BC是等傾割線。
設b在中間,由定理1知,直線c上有B之對應點C0,由上面已證之情形可知AC0必為等傾割線,即C,C0都是點A的對應點,由定理1知,點A的對應點是唯一的,所以C=C0,即BC為等傾割線。