平行线

平行线

数学概念
几何中,在同一平面内,不相交(也不重合)的两条直线(line)叫做平行线(parallel lines)。平行线是公理几何中的重要概念。欧氏几何的平行公理,可以等价的陈述为“过直线外一点有唯一的一条直线和已知直线平行”。而其否定形式“过直线外一点没有和已知直线平行的直线”或“过直线外一点至少有两条直线和已知直线平行”,则可以作为欧氏几何平行公理的替代,而演绎出独立于欧氏几何的非欧几何。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。如若a∥b,b∥c,则a∥c。
    中文名:平行线 外文名:parallel line;parallel 所属学科:数学

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。

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