定義
在同一平面内,永不相交的兩條直線叫做平行線。平行線一定要在同一平面内定義,不适用于立體幾何,比如異面直線,不相交,也不平行。
基本定義
在高等數學中的平行線的定義是相交于無限遠的兩條直線為平行線,因為理論上是沒有絕對的平行的。
基本特征
平行線的定義包括三個基本特征:一是在同一平面内,二是兩條直線,三是不相交。
在同一平面内,兩條直線的位置關系隻有兩種:平行和相交。
歐氏幾何中平行線的性質和判定
1、平行線的性質
平行線的性質與平行線的判定不同,平行線的判定是由角的數量關系來确定線的位置關系,而平行線的性質則是由線的位置關系來确定角的數量關系,平行線的性質與判定是因果倒置的兩種命題。對平行線的判定而言,兩直線平行是結論,而對平行線的性質而言,兩直線平行卻是條件。已知兩直線平行。由平行線得到角的關系是平行線的性質,包括:①兩直線平行,同位角相等;②兩直線平行,内錯角相等;③兩直線平行,同旁内角互補。
2、平行線的平行公理
(1)經過直線外一點,有且隻有一條直線與已知直線平行。
(2)兩條平行線被第三條直線所截,同位角相等,内錯角相等,同旁内角互補。
注意:隻有兩條平行線被第三條直線所截,同位角才會相等,内錯角相等,同旁内角互補
3、平行線的判定
(1)同位角相等,兩直線平行。
(2)内錯角相等,兩直線平行。
(3)同旁内角互補,兩直線平行。
(4)在同一平面内,垂直于同一直線的兩條直線互相平行。
(5)在同一平面内,平行于同一直線的兩條直線互相平行。
(6)同一平面内永不相交的兩直線互相平行。
在歐幾裡得幾何原本的體系中,這幾條判定法則不依賴于第五公設(平行公理),所以在非歐幾何中也成立。
平行公理
平行公理:經過直線外一點,有且隻有一條直線與已知直線平行。
平行公理的推論:如果兩條直線都與第三條直線平行,那麼這兩條直線也互相平行。平行公理的推論體現了平行線的傳遞性,它可以作為以後推理的依據。
在歐幾裡得的幾何原本中,第五公設(又稱為平行公理)是關于平行線的性質。它的陳述是:
“在平面内,如果兩條直線被第三條直線所截,一側的同旁内角之和大于兩個直角,那麼最初的兩條直線相交于這對同旁内角的另一側。”
這條公理的陳述過于冗長。在1795年,蘇格蘭數學家Playfair提出了以下以下公理作為平行公理的代替,在被人們廣泛的使用。
Playfair's Postulate:在同一平面内,過直線外一點,有且隻有一條直線與這條直線互相平行。
平行公理的推論:(平行線的傳遞性)如果兩條直線都和第三條直線平行,那麼這兩條直線也互相平行。可以簡稱為:平行于同一條直線的兩條直線互相平行。
定義的拓展
在歐氏幾何中,在兩條平行線中做一條直線AB,以直線AB為半徑以逆時針方向做圓,然後以直線AB為半徑以順時針方向再做一個圓,從兩個圓的交點做垂線CD垂直于直線AB,若CD與AB的角的角度是90度,則說明兩條平行線不會相交。
但歐幾裡得不敢思考當兩條平行線無限長時的情況。
于是包括羅素、黎曼在内的科學家假設當兩條平行線無限長時,他們會在無窮遠處相交。後來,非歐幾何和黎曼空間就誕生了,該成果給了愛因斯坦很大的啟發。
平行線公理就是區分歐氏幾何與非歐幾何的一個重要區别。