又,角BCA也被证明等于角AEB;所以:整体角BCD等于整体角AED。且,根据假设,角BCD等于在A、B点的角。所以:角AED也等于在A点和B点的角。类似地,我们可以证明,角CDE也等于在A点、B点和C点的角,所以:五边形ABCDE是等角的。
再设:已知等角不是相邻角,即A、C、D处的角是相等的。
那么我说:在这一情况下,五边形ABCDE也是等角的。
连接BD。
那么,因为:BA、AE两边等于BC、CD两边,且它们包含等角,所以:底BE等于底BD,三角形ABE等于三角形BCD,且余角等于余角,即等边所对的角,所以:角AEB等于角CDB(命题I.4)。
又,角BED也等于角BDE,因为边BE等于边BD(命题I.5)。
所以:整体角AED也等于整体角CDE。
又,根据假设,角CDE等于在A点和C点的角,所以:角AED也等于在A点和C点的角。
同理,角ABC也等于在A、C、D点的角,所以:五边形ABCDE是等角的。
所以:如果一个等边的五边形有三个相邻或者不相邻的角相等,那么,它是等角五边形。
证完
注解
本命题被命题XIII.17所用。
命题XIII.8
如果在正五边形中,用线段依次连接相对两角,那么,其连线交成中外比,且大线等于五边形的边。
设:在正五边形ABCDE中,对角线AC、BE在H点相交。
那么我说:它们皆在H点被分成中外比,其大线等于五边形的边。
在圆ABCDE上建内接五边形ABCDE(命题IV.14)。
那么,因为:两条线段EA、AB等于两条线段AB、BC,它们所夹的角相等,所以:底BE等于底AC,三角形ABE等于三角形ABC,且,余角分别等于余角,即等边所对的角(命题I.4)。
计算机芯片
在设计制造计算机芯片时,会涉及到斯坦纳问题和相关数学问题的普遍应用。计算机芯片1平方厘米约有800万只晶体管,它们由极细的金属丝构成的精致系统连接。如果要使芯片上填入更多的晶体管以增强芯片的功效,就必须使金属丝系统尽可能地短,即寻找斯坦纳问题中的最短连接线。图为一块现代计算机芯片,以40倍比例放大,可以见到数百万个晶体管以水平线和竖直线的形式相连接,清晰地显示了它的设计情况。
所以:角BAC等于角ABE,所以:角AHE是角BAH的两倍(命题I.32)。
又,角EAC是角BAC的两倍,因为:弧EDC也是弧CB的两倍(命题III.28、VI.33)。
所以:角HAE等于角AHE。
因此:线段HE也等于线段EA,即AB(命题I.6)。
又,因为:线段BA等于AE,所以:角ABE也等于角AEB(命题I.5)。
又,角ABE已经被证明等于角BAH,所以:角BEA也等于角BAH。
又,角ABE是三角形ABE与三角形ABH的公共角,所以:余角BAE等于余角AHB。所以:三角形ABE与三角形ABH是等角三角形(命题I.32)。
所以:成比例地,EB比BA同于AB比BH(命题VI.4)。
又,BA等于EH,所以:BE比EH同于EH比HB。
又,BE大于EH,所以:EH大于HB(命题VI.14)。
所以:BE在H点被分成中外比,且大线段HE等于五边形的边。
类似地,我们可以证明出,AC也在H点被分为中外比,大线CH等于五边形的边。
所以:如果在正五边形中,用线段依次连接相对两角,那么,其连线交成中外比,且大线等于五边形的边。
证完
注解
这一命题应用在命题XIII.11 的证明中,以作内接于圆(直径为有理线段)的正五边形,该边是无理线段。
命题XIII.9
如果内接于同一个圆内的正六边形的一边和正十边形的一边相加,那么,总线段可分成中外比,且大线段是正六边形的一边。
设:ABC为圆,BC是内接于圆的正十边形的边,CD是内接于圆的正六边形的边,且它们在同一直线上。
那么我说:总线段BD被分成中外比,CD是大线段。
令:E为圆心,连接EB、EC、ED,延长EB至A(命题III.1)。
因为:BC是正十边形的边,所以:弧ACB是弧BC的五倍,所以:弧AC是弧CB的四倍。
又,弧AC比弧CB同于角AEC比角CEB,所以:角AEC是角CEB的四倍(命题VI.33)。
又,因为:角EBC等于角ECB,所以:角AEC是角ECB的两倍(命题I.5、I.32)。
又,因为:线段EC等于CD,因为:它们等于内接于圆ABC的正六边形的边,所以:角CED也等于角CDE,所以:角ECB是角EDC的两倍(命题IV.15、推论、I.5、I.32)。
又,角AEC已经证明等于角ECB的两倍,所以:角AEC等于角EDC的四倍。又,角AEC已经被证明等于角BEC的四倍,所以:角EDC等于角EBC。
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