在这一章中,我们将向你展示如何画一个等边三角形。什么是“等边”?它仅仅意味着三角形的三条边长度相同。
任何顶点(点)为A、B和C的三角形写作:.
如果是等边三角形,它将看起来像图片中的那样。
- 使用你的尺子,画一条线段,长度任意,只要是你想要的三角形的边长即可。
将线段的一端称为A,另一端称为B。
现在你有一条名为的线段。
它应该看起来像下面的图画。
- 使用你的圆规,画圆,其圆心为A,半径为。
- 再次使用你的圆规画圆,其圆心为B,半径为。
- 你能看到圆圈是如何相交(互相交叉)于两点的吗?
这些点在下图中用红色显示。
- 选择其中一个点并将其称为C。
我们选择了上面的点,但如果你喜欢,也可以选择下面的点。如果你选择下面的点,你的三角形会看起来“倒置”,但它仍然是一个等边三角形。
- 画一条线段,连接A和C,得到线段。
- 画一条线段,连接B和C,得到线段。
- 三角形的作图已完成。
三角形是一个等边三角形。
- 点B和C都在圆的圆周上,点A在圆心。
- 因此,线段 与线段 的长度相同。它们都是圆 的半径,或者更简单地说,。
- 对另一个圆我们也做同样的事情。
点 **A** 和 **C** 都在圆 的圆周上,点 **B** 位于圆心。
- 所以我们可以说 。
- 我们已经证明了 和 。由于 和 的长度都等于 ,它们也必须彼此相等。这可以通过替换来证明。所以我们可以说
- 因此,线段 , 和 都相等。
- 我们证明了 的所有边都相等,所以根据定义,这个三角形是等边三角形。
上面的构造简单而优雅。可以想象孩子们用他们的腿作为圆规,偶然发现它。
然而,欧几里得的证明是错误的。
在数学逻辑中,我们假设一些公理。我们通过一步一步地推进来构建证明。证明应该只由公理和可以从公理推导出来的断言构成。为了能够在未来的证明中使用,一些有用的断言被命名并称为定理。
在欧几里得的证明中,有一些步骤不能从公理推导出来。例如,根据他使用的公理,圆 和 不一定相交。
虽然证明是错误的,但构造并不一定是错误的。可以通过扩展公理集来使构造有效。事实上,在后来的几年里,为了使证明有效,提出了不同的公理集。使用这些集合,用铅笔和纸张进行的有效构造在逻辑上也是合理的。
欧几里得,这位天才数学家,犯了这个错误,应该成为一个很好的例子,说明数学证明的难度以及证明和直觉之间的区别。