定义——直角
墙壁、正方形、纸张:建筑世界充满了直角。
谁发现的
早在直角被定义之前,埃及人、巴比伦人、印度人和中国人就在实践中使用了直角。巴比伦平板电脑普林普顿 322(约公元前 1800)列出了形成直角三角形的一组数字,例如 45、60 和 75 — 三角形 3-4-5 放大 15次 —,中文文本周笔算经带来了关于三角形3-4-5的著名图形。严格的定义来自欧几里德(定义I.10):当一条直线与另一条直线相交形成相等的邻角时,它们都是直线,并且直线与另一条直线垂直。
故事
人们常说,埃及的“绳索担架”用12个结的绳子形成直角,形成三角形3-4-5。这是一个美丽的故事,但没有埃及文献证实它:它是 19 世纪历史学家的假设。众所周知,埃及建筑商以极高的精度制造直角。
欧几里得将直角作为比较所有角度的标准,并在第四条公设中指出所有直角都相等。 垂直一词源自拉丁语perpendiculum,即铅垂线。
在日常生活中
- 瓦工尺 3-4-5。 要检查墙的垂直度,请在一侧标记 3 米,在另一侧标记 4 米,并检查对角线是否为 5 米。
- **铅垂线和水平仪。**铅垂线表示垂直,水平仪表示水平,两者垂直。
- 纸张和画布。 A4 纸、照片和画布有直角;这允许堆叠、装配和对齐。
- **十字路口。**以直角相交的街道为驾驶员提供了更多的视野。
来源: 元素,定义 I.10 · 巴比伦数学:普林普顿 322 (MacTutor) · 中国数学 (MacTutor)。
理论与结构
Definição垂直线
两条线垂直(符号$\perp$)当且仅当它们是并发的并且形成全等的补邻角:
$$a \perp b \iff a \cap b = \lbrace P \rbrace \ \text{ e } \ a_1\hat{P}b_1 \equiv a_1\hat{P}b_2,$$其中,$a_1$ 是原点为 $P$ 的 $a$ 的光线之一,$b_1$、$b_2$ 是原点为 $P$ 的 $b$ 的相反光线。
如果两条射线(或两条线段)包含在垂直线中并且有公共点,则它们是垂直的。如果 $a_1 \perp b_1$,则角度 $a_1\hat{P}b_1$ 是右。
Definição斜直道
两条不垂直的并行线是斜线。
Teorema直角的存在性
有一个直角。
查看演示
取一条直线 $r$、从该直线出发的一个点 $O$ 以及从 $r$ 出发、原点为 $O$ 的一条射线 $r_1$。在相对于 $r$ 的相对半平面中,将 $P$ 和 $Q$ 与 $r_1\hat{O}P \equiv r_1\hat{O}Q$ (1) 和 $\overline{OP} \equiv \overline{OQ}$ (2) 一起取。线段$\overline{PQ}$在点$X$处切割$r$。
- 如果 $X = O$,角度 $P\hat{X}r_1$ 和 $Q\hat{X}r_1$ 相邻、互补且全等:它们是直的。
- 若$X \neq O$,由LAL((2)、(1)和$\overline{OX}$共同)、$\triangle POX \equiv \triangle QOX$,则$P\hat{X}O \equiv Q\hat{X}O$:又是两个全等的邻接角,即直角。