定义
在同一平面内,永不相交的两条直线叫做平行线。平行线一定要在同一平面内定义,不适用于立体几何,比如异面直线,不相交,也不平行。
基本定义
在高等数学中的平行线的定义是相交于无限远的两条直线为平行线,因为理论上是没有绝对的平行的。
基本特征
平行线的定义包括三个基本特征:一是在同一平面内,二是两条直线,三是不相交。
在同一平面内,两条直线的位置关系只有两种:平行和相交。
欧氏几何中平行线的性质和判定
1、平行线的性质
平行线的性质与平行线的判定不同,平行线的判定是由角的数量关系来确定线的位置关系,而平行线的性质则是由线的位置关系来确定角的数量关系,平行线的性质与判定是因果倒置的两种命题。对平行线的判定而言,两直线平行是结论,而对平行线的性质而言,两直线平行却是条件。已知两直线平行。由平行线得到角的关系是平行线的性质,包括:①两直线平行,同位角相等;②两直线平行,内错角相等;③两直线平行,同旁内角互补。
2、平行线的平行公理
(1)经过直线外一点,有且只有一条直线与已知直线平行。
(2)两条平行线被第三条直线所截,同位角相等,内错角相等,同旁内角互补。
注意:只有两条平行线被第三条直线所截,同位角才会相等,内错角相等,同旁内角互补
3、平行线的判定
(1)同位角相等,两直线平行。
(2)内错角相等,两直线平行。
(3)同旁内角互补,两直线平行。
(4)在同一平面内,垂直于同一直线的两条直线互相平行。
(5)在同一平面内,平行于同一直线的两条直线互相平行。
(6)同一平面内永不相交的两直线互相平行。
在欧几里得几何原本的体系中,这几条判定法则不依赖于第五公设(平行公理),所以在非欧几何中也成立。
平行公理
平行公理:经过直线外一点,有且只有一条直线与已知直线平行。
平行公理的推论:如果两条直线都与第三条直线平行,那么这两条直线也互相平行。平行公理的推论体现了平行线的传递性,它可以作为以后推理的依据。
在欧几里得的几何原本中,第五公设(又称为平行公理)是关于平行线的性质。它的陈述是:
“在平面内,如果两条直线被第三条直线所截,一侧的同旁内角之和大于两个直角,那么最初的两条直线相交于这对同旁内角的另一侧。”
这条公理的陈述过于冗长。在1795年,苏格兰数学家Playfair提出了以下以下公理作为平行公理的代替,在被人们广泛的使用。
Playfair's Postulate:在同一平面内,过直线外一点,有且只有一条直线与这条直线互相平行。
平行公理的推论:(平行线的传递性)如果两条直线都和第三条直线平行,那么这两条直线也互相平行。可以简称为:平行于同一条直线的两条直线互相平行。
定义的拓展
在欧氏几何中,在两条平行线中做一条直线AB,以直线AB为半径以逆时针方向做圆,然后以直线AB为半径以顺时针方向再做一个圆,从两个圆的交点做垂线CD垂直于直线AB,若CD与AB的角的角度是90度,则说明两条平行线不会相交。
但欧几里得不敢思考当两条平行线无限长时的情况。
于是包括罗素、黎曼在内的科学家假设当两条平行线无限长时,他们会在无穷远处相交。后来,非欧几何和黎曼空间就诞生了,该成果给了爱因斯坦很大的启发。
平行线公理就是区分欧氏几何与非欧几何的一个重要区别。