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主题:一个简单又不简单的问题,请教一下
楼主
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knup
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2025-08-16 22:11:09
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只看此ID
今天看了一篇 勒让德 通过反证法证明 三角形内角和不大于180°的一篇文章
具体内容不赘述 想了解的一搜就能搜到
证明过程中用到了一个引理:
△ABC和△A'B’C’中 AB=A’B’ AC=A’C’ ∠A>∠A’ 要证的结论是BC>B’C’
文章中用了显然的写法 没做具体证明
这个结论确实很显然(余弦定理加余弦函数在 0-180°之间的单调性) 一眼可以得出结论
但仔细想好像不是那么回事
余弦定理 的证明依赖勾股定理
勾股定理的证明 是不是依赖于第五公设?(这个记不准了)
如果是的话那就涉嫌循环论证了
因为三角形内角和 180°跟第五公设是等价的 这个我很确定
我的问题是:
余弦定理或者勾股定理 在不用到第五公设(也就是三角形内角和180°)的前提下 是成立的么?
抑或如果不用余弦定理
那个引理有比较好的 在不需要第五公设这个结论的证明方式么?
用反证法证明 三角形内角和不大于180° 这个证明已经几百年了
我相信里面应该没有涉及用到第五公设循环论证的问题
谁能解答一下
或者帮忙找一下勒让德证明过程中是怎么处理这个引理的
--
修改:knup FROM 111.199.185.*
FROM 111.199.185.*
1楼
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knup
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2025-08-17 01:46:32
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只看此ID
就是附件里那句话“有两组对应边分别相等的两个三角形,夹角大的第三边大”这句话
谁知道 不需要第五公设(平行公理)以及等价命题的情况下证明的方法?
【 在 knup 的大作中提到: 】
: 今天看了一篇 勒让德 通过反证法证明 三角形内角和不大于180°的一篇文章
: 具体内容不赘述 想了解的一搜就能搜到
: 证明过程中用到了一个引理:
: ...................
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FROM 111.199.185.*
2楼
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knup
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2025-08-17 03:11:51
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只看此ID
想到了一个方法
里面应该没有伪证或者用到了第五公设以及等价命题
因为刨了欧氏几何里的根基(平行公理以及推论)不能用
所以证明起来如履薄冰
到底有没有伪证不敢十分确定
大家仔细帮忙检查一下
我会写的非常详细
引理1:△ABC中∠B=∠C 求证AB=AC
证明:∵∠B=∠C ∠C=∠B BC=CB
∴△ABC≌△ACB
∴AB=AC
这里用到了全等三角形的ASA定理
这个定理的基石是“两条直线相交有且只有一个交点” 不涉及第五公设
如果从顶点做底边垂线或者角分线 去证是不行的
因为会用到内角和180°的结论(第五公设的等价命题)
引理2:△ABC中 AB=AC 求证∠B=∠C
证明:
∵AB=AC ∠A=∠A AC=AB
∴△ABC≌△ACB
∴∠B=∠C
这里用到了全等三角形的SAS定理
基石是两点之间有且只有一条线段
引理3:△ABC中 ∠B>∠C 求证AC>AB(大角对大边)
证明:在AC上取一点D 使得∠DBC=∠C
由引理1可知DB=DC
∴AC=AD+DC=AD+DB>AB
这里用到了两点之间线段最短
跟第五公设没关系
这个两点之间线段最短的结论如果非要证需要路径积分 不是容易的事 就不写了
下面开始证明原命题:
已知△ABC与△DEF中 AB=DE,AC=DF,∠A>∠D 求证BC>EF
证明:不妨设AB=DE≤AC=DF(这一步设定很重要,否则后面会出现很麻烦无法解决的问题)
让A与D重合 B与E重合 即AB与DE重合 后面证明只保留A和B 删掉D和E的标识
且DF位于∠BAC内部(之所以用较小的边重合也是避免出现后面无法解决的问题,这个后面详细说)
以A为圆心AC为半径作圆 延长AB与此圆交于G点(若AB=AC 则B与G重合,不影响结论)
易知弧CG(不包含端点)与A点分别位于BC的两侧 F在此圆弧上
∴A和F分别位于BC两侧
∵AC=AF
由引理2 ∠AFC=∠ACF
∴∠BFC>∠AFC=∠ACF>∠BCF
在△BCF中 由引理3
BC>BF
∵B和E已经重合
即BC>EF
Q.E.D
btw:如果用AC和DF(较长边)重合 讨论E点的位置 则有可能会出现E点在△ABC内部的情况
这种情况没办法处理(因为会用到外角大于不相临内角这结论,这结论依赖三角形内角和180°,这就没办法处理了)
【 在 knup 的大作中提到: 】
: 就是附件里那句话“有两组对应边分别相等的两个三角形,夹角大的第三边大”这句话
: 谁知道 不需要第五公设(平行公理)以及等价命题的情况下证明的方法?
: [upload=1][/upload][upload=2][/upload]
: ...................
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修改:knup FROM 111.199.185.*
FROM 111.199.185.*
3楼
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knup
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2025-08-17 18:19:10
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只看此ID
搜了一下几何原本
这命题就是 几何原本里的1.24命题
不依赖于第五公设的一个基础命题
外角大于不相邻内角(几何原本1.16) 大边对大角(几何原本1.18) 大角对大边(几何原本1.19) 都是不依赖于第五公设可以得出的结论
把自己假装成一个彻底的数学小白 把大脑中以前的那些几何知识全都清空
按照几何原本的每一个命题依次往下走 还是能感受到这本书的思路的
前面几个证明的命题(定理) 作为后面命题(待证明定理)的引理
【 在 knup 的大作中提到: 】
: 想到了一个方法
: 里面应该没有伪证或者用到了第五公设以及等价命题
: 因为刨了欧氏几何里的根基(平行公理以及推论)不能用
: ...................
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修改:knup FROM 111.199.185.*
FROM 111.199.185.*
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