文化伟人代表作图释书系:几何原本
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

命题III.8

圆外的一点向圆引线段,其中的一条穿过圆心,其余是任意线。那么在凹圆弧上的连线中,穿过圆心的线段最长,其余的线段中,离这条线段越近则越长;在与圆凸面的连线中,该点与直径之间的线段最短,其余的线段离这条线段越近则越短;且从这一点到圆周上的连线中,只有两条线段相等,它们分别位于最短的线段两侧。

设:ABC为圆,D为圆外的一点,从D点连接DA、DE、DF、DC,使DA穿过圆心。

求证:在凹圆弧AEFC各点与D构成的线段中,穿过圆心的DA线段最长,DE大于DFDF大于DC;在凸圆弧HLKG各点与D构成的线段中DG最短,越靠近DG的线段越短。即DK小于DLDL小于DH

令:圆ABC的圆心为M,连接ME、MF、MC、MK、MLMH(命题III.1)

那么因为:AM等于EM,令它们各边加上MD

于是:AD等于EMMD的和。

又因为EMMD的和大于ED,所以:AD也大于ED(命题I.20)

又因为ME等于MFMD又是公共边,所以:EMMD的和等于FMMD的和。

又因为∠EMD大于∠FMD,所以:第三边ED大于第三边FD(命题I.24)。同样,我们可以证明FD大于CD。所以:DA就为最大,DE大于DF,而DF大于DC

又因为MKKD的和大于MD,而MG等于MK,于是,余数KD大于余数GD。所以:GD小于KD(命题I.20)

又因为:在MD上的三角形MLD,两条线段MK、KD交于三角形内。

所以:MK、KD的和小于ML、LD的和。

又,MK等于ML

所以:余数DK小于余数DL(命题I.21)

同样,我们可以这么认为,DL也小于DH。所以:DG为最小,DK小于DLDL小于DH

进一步说:从D点到圆只有两条相等的线段,它们位于DG线的两侧。

令:在线段MD上的M点,作∠DMB等于∠KMD,连接DB(命题I.23)

那么因为MK等于MBMD是公共边。所以:KM、MD两边等于对应的BM、MD两边,且∠KMD等于∠BMD。所以:第三边DK等于第三边DB(命题I.4)

进一步说:从D点不可能有另一条到圆的线段等于DK

假设:这是可能的。假定这条线段是DN,于是DK等于DNDK等于DBDB也等于DN,即是说,离最短线段DG越近的线段等于离它越远的线段,这是不可能的;

所以:从D点到圆ABC没有第二条线能够位于最短的DG的一侧。

所以:圆外的一点向圆引线段,其中的一条穿过圆心,其余是任意线。那么在凹圆弧上的连线中,穿过圆心的线段最长,其余的线段中,离这条线段越近则越长;在与圆凸面的连线中,该点与直径之间的线段最短,其余的线段离这条线段越近则越短;且从这一点到圆周上的连线中,只有两条线段相等,它们分别位于最短的线段两侧。

证完

注解

这一命题的陈述比前一命题更加复杂。这一命题处理从圆外的某一点D到圆周上的距离。如果直径AG的延长线过D,那么,它的一个终点G是在圆周上并最接近D,且另一点A是最远的一点。因为一个点从AD沿圆周旅行,尽量靠近D。欧几里得认为圆周分为两个部分,凸起的部分是靠D点近的,同时凹的部分是圆的边较远的部分。最后的陈述是,如果K是圆周上的一个点,那么圆周上有一个正确的点BD的距离相等(当然K既不是G也不是A,这只是一种假定)。

注意:这一命题的证明同前一命题一样,也有一个逻辑漏洞。后来的许多数学家补充过该漏洞。

这一命题在《原本》中的其他地方再没有被利用过。