平行線

平行線

數學概念
幾何中,在同一平面内,不相交(也不重合)的兩條直線(line)叫做平行線(parallel lines)。平行線是公理幾何中的重要概念。歐氏幾何的平行公理,可以等價的陳述為“過直線外一點有唯一的一條直線和已知直線平行”。而其否定形式“過直線外一點沒有和已知直線平行的直線”或“過直線外一點至少有兩條直線和已知直線平行”,則可以作為歐氏幾何平行公理的替代,而演繹出獨立于歐氏幾何的非歐幾何。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。如若a∥b,b∥c,則a∥c。
    中文名:平行線 外文名:parallel line;parallel 所屬學科:數學

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。

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