s-101
|
Zřejmě
bod
R
je
vnitřním
bodem
úsečky
P
P
.
|
s-102
|
Podle
tvrzení
5
je
úhel
souběžnosti
bodu
P
s
přímkou
p
menší
než
úhel
souběžnosti
bodu
P
s
přímkou
RM,
a
tudíž
přímky
q,
RM
se
protnou
v
nějakém
bodě
A.
|
s-103
|
Přímka
P
M
protne
stranu
RA
trojúhelníka
PRA
a
neprotne
stranu
PR,
neboť
přímku
PR
protíná
v
bodě
P,
jenž
neleží
na
úsečce
PR.
|
s-104
|
To
ale
znamená,
že
přímka
P
M
protne
stranu
PA,
a
tedy
i
přímku
q,
což
je
spor.
|
s-105
|
Řekneme-li
tedy,
že
přímky
p,q
jsou
souběžky,
pak
již
není
třeba
dodávat,
která
je
souběžkou
které.
|
s-106
|
Tvrzení
7.
|
s-107
|
Buďte
r,
p,
q
různé
přímky
a
nechť
přímka
r
je
v
témže
směru
souběžkou
přímek
p,
q.
|
s-108
|
Potom
přímky
p,
q
jsou
souběžky.
|
s-109
|
Důkaz.
|
s-110
|
Nechť
nejprve
přímka
r
leží
mezi
přímkami
p,
g
(viz
obr.
17).
|
s-111
|
Buď
P
bod
ležící
na
přímce
p,
buď
Q
pata
kolmice
spuštěné
z
bodu
P
na
přímku
q.
|
s-112
|
Buď
c
souběžka
přímky
q
vedená
bodem
P,
jejíž
směr
souběžnosti
míří
do
téže
poloroviny
určené
přímkou
PQ
jako
směr
souběžnosti
přímky
r.
|
s-113
|
Nechť
p,
c
jsou
různé.
|
s-114
|
Potom
ale
přímka
c
protne
přímku
r
v
nějakém
bodě
A,
neboť
p
je
souběžkou
přímky
r.
|
s-115
|
Poněvadž
přímka
r
je
souběžkou
přímky
Q
v
bodě
A,
protne
přímka
c
též
přímku
q,
což
je
spor.
|
s-116
|
Nechť
tedy
například
přímka
q
leží
mezi
přímkami
p,
r
(viz
obr.
18).
|
s-117
|
Buď
P
bod
ležící
na
přímce
p,
buď
R
pata
kolmice
spuštěné
z
bodu
P
na
přímku
r,
buď
Q
průsečík
přímky
q
s
přímkou
PR.
|
s-118
|
Přímky
p,
q
se
nikdy
neprotnou.
|
s-119
|
Kdyby
se
totiž
protly
v
nějakém
bodě
A,
pak
by
tento
bod
musel
ležet
v
té
polorovině
určené
přímkou
PR,
do
níž
míří
směr
souběžnosti
přímky
r,
neboť
P
má
menší
úhel
souběžnosti
s
přímkou
r
než
bod
Q.
|
s-120
|
Protože
ale
q
je
souběžkou
přímky
r
v
bodě
A,
musela
by
přímka
p
protnout
přímku
r,
neboť
v
bodě
A
svírá
s
kolmicí
na
přímku
r
úhel
menší
než
přímka
q.
|
s-121
|
Nechť
c
je
vhodná
souběžka
přímky
q
vedená
bodem
P.
|
s-122
|
Předpokládejme,
že
přímky
p,
c
jsou
různé.
|
s-123
|
Poněvadž
přímka
p
je
souběžkou
přímky
r
v
bodě
P,
protne
přímka
c
přímku
r.
|
s-124
|
V
důsledku
toho
protne
i
přímku
q,
což
je
spor.
|
s-125
|
Přímky
p,
q,
které
se
nikdy
neprotnou
a
nejsou
souběžky,
se
nazývají
rozběžky.
|
s-126
|
Bodem
P,
jenž
neleží
na
přímce
p,
lze
tedy
vést
právě
dvě
souběžky
přímky
p
a
nekonečně
mnoho
rozběžek.
|
s-127
|
Důmyslný
důkaz
následujícího
tvrzení
pochází
od
Davida
Hilberta,
a
není
to
tedy
původní
důkaz
tohoto
tvrzení.
|
s-128
|
Tvrzení
8.
|
s-129
|
Buďte
p,
q
rozběžky.
|
s-130
|
Potom
lze
vytvořit
přímku,
která
je
kolmá
na
obě
tyto
přímky.
|
s-131
|
Důkaz.
|
s-132
|
Buďte
P,
Q,
S
různé
body
ležící
na
přímce
p
takové,
že
bod
Q
leží
na
úsečce
PS.
|
s-133
|
Buďte
P
,
S
,
Q
paty
kolmic
spuštěných
z
bodů
P,
S,
Q
na
přímku
q.
|
s-134
|
Jsou-li
úsečky
P
,
Q
stejně
dlouhé,
je
PQ
Saccheriho
čtyřúhelník
a
podle
tvrzení
o
souměrnosti
těchto
čtyřúhelníků
je
spojnice
středů
úseček
PQ
,
PQ
kolmá
na
přímky
PQ
,
PQ.
|
s-135
|
Nechť
tedy
například
úsečka
Q
má
menší
délku
než
úsečka
PQ.
|
s-136
|
Buď
R
bod
ležící
na
úsečce
P
takový,
že
úsečky
R
,
Q
mají
stejnou
délku
(viz
obr.
19).
|
s-137
|
Buď
RN
přímka
taková,
že
úhel
NR
je
stejně
veliký
jako
úhel
SQ
,
kde
N
je
bod
ležící
v
téže
polorovině
určené
přímkou
P
jako
bod
Q.
|
s-138
|
Buď
Q
souběžka
přímky
p,
přičemž
směry
souběžnosti
těchto
přímek
jsou
směry
od
bodu
Q
k
bodu
M
a
od
bodu
Q
k
bodu
S.
|
s-139
|
Buď
H
takový
bod,
že
úhly
H
,
M
jsou
stejně
veliké
a
bod
H
leží
v
téže
polorovině
určené
přímkou
p
jako
bod
M.
|
s-140
|
Podle
tvrzení
2
jsou
přímky
Q,
P
rozběžky.
|
s-141
|
Přímky
RN,
p
se
protnou
v
nějakém
bodě
A,
neboť
v
opačném
případě
by
souběžka
přímky
p
vedená
bode
Q
svírala
s
přímkou
q
větší
úhel
než
přímka
Q,
to
je
alespoň
takový
úhel,
jaký
s
přímkou
q
svírá
souběžka
přímky
P
vedená
bodem
Q.
|
s-142
|
Buď
B
bod
ležící
na
téže
polopřímce
přímky
p
určené
bodem
p
jako
bod
Q;
|
s-143
|
nechť
úsečky
QB,
RA
mají
stejnou
délku.
|
s-144
|
Buďte
A
,
B
paty
kolmic
spuštěných
z
bodů
A,
B
na
přímku
q.
|
s-145
|
Jak
je
okamžitě
patrno,
čtyřúhelníky
PA,
QB
jsou
shodné,
a
tedy
úsečky
A
,
B
mají
stejnou
délku.
|
s-146
|
Odtud
plyne,
že
AB
AB
je
Saccheriho
čtyřúhelník,
a
tedy
přímka
spojující
středy
úseček
AB
,
AB
je
kolmá
na
přímky
p,
q.
|
s-147
|
Uvědomme
si,
že
žádné
dvě
různé
přímky
nemohou
mít
dvě
různé
společné
kolmice,
neboť
by
tím
vznikl
čtyřúhelník,
v
němž
je
součet
úhlů
roven
čtyřem
úhlům
pravým.
|
s-148
|
Z
předcházejících
úvah
plyne,
že
dvě
neprotínající
se
přímky
p,
q
jsou
souběžky
právě
tehdy,
když
nemají
žádnou
společnou
kolmici,
a
rozběžky
právě
tehdy,
když
mají
právě
jednu
společnou
kolmici.
|
s-149
|
Tvrzení
9.
|
s-150
|
Buťe
p,
q
rozběžky.
|
s-151
|
Buďte
body
P,
Q
body
ležící
postupně
na
přímkách
p,
q
takové,
že
přímka
PQ
je
kolmá
na
obě
přímky
p,
q.
|
s-152
|
Buďte
X,
Y
body
ležící
na
přímce
p,
přičemž
bod
X
leží
na
úsečce
PY.
|
s-153
|
Potom
bod
Y
má
větší
vzdálenost
od
přímky
q
než
bod
X.
|
s-154
|
Důkaz.
|
s-155
|
Buďte
X
,
Y
paty
kolmic
spuštěných
z
bodů
X,
Y
na
přímku
q
(viz
obr.
20).
|
s-156
|
Protože
součet
úhlů
ve
čtyřúhelníku
je
menší
než
čtyři
úhly
pravé,
je
úhel
PX
ostrý,
a
v
důsledku
toho
úhel
YX
je
tupý.
|
s-157
|
Kdyby
úsečky
X
,
Y
měly
stejnou
délku,
byl
by
XY
Saccheriho
čtyřúhelník,
a
tedy
spojnice
středů
úseček
XY
,
XY
by
byla
druhou
společnou
kolmicí
přímek
p,q.
|
s-158
|
Nechť
tedy
úsečka
X
X
má
větší
délku
než
úsečka
Y
.
|
s-159
|
Buď
Z
bod
ležící
na
úsečce
X
X
takový,
že
úsečky
Z
,
Y
jsou
stejně
dlouhé.
|
s-160
|
Potom
XY
je
Saccheriho
čtyřúhelník,
a
tedy
podle
tvrzení
o
Saccheriho
čtyřúhelníku
je
úhel
YZ
ostrý.
|
s-161
|
Podle
tvrzení
1
z
pojednání
o
úhlech
je
úhel
YZ
větší
než
úhel
YX
,
a
tedy
i
úhel
YX
je
ostrým,
což
je
spor.
|
s-162
|
Bude-li
se
tedy
bod
X
pohybovat
po
jedné
ze
dvou
rovnoběžek
od
jejich
společné
kolmice,
ať
už
v
jednom
či
druhém
směru,
bude
se
jeho
vzdálenost
od
druhé
rovnoběžky
zvětšovat.
|
s-163
|
Také
v
tomto
případě
lze
dokázat,
že
bude-li
se
pohybovat
do
nekonečna,
pak
ať
předem
zvolíme
jakoukoliv
délku,
jednou
jeho
vzdálenost
od
druhé
rovnoběžky
tuto
délku
přeroste.
|
s-164
|
Rovněž
důkaz
posledního
tvrzení,
které
v
tomto
oddíle
uvedeme,
přebíráme
z
Hilberta,
a
to
především
proto,
abychom
ho
zpřístupnili
širšímu
okruhu
českých
čtenářů.
|
s-165
|
Pro
větší
přehlednost
dokážeme
nejprve
následující
tvrzení.
|
s-166
|
Tvrzení
10.
|
s-167
|
Buď
p
přímka,
P
bod,
jenž
na
ní
neleží,
P
pata
kolmice
spuštěné
z
bodu
P
na
přímku
p.
|
s-168
|
Buď
A
bod
různý
od
bodu
P,
ležící
v
téže
polorovině
určené
přímkou
p
jako
bod
P,
a
nechť
úhel
AP
je
ostrý.
|
s-169
|
Buď
B
bod
souměrný
k
bodu
A
podle
přímky
P
P
.
|
s-170
|
buďte
A
,
B
paty
kolmic
spuštěných
z
bodů
A,B
na
přímku
p.
|
s-171
|
Buď
a
souběžka
přímky
PB
vedená
bodem
A,
přičemž
směr
od
bodu
P
k
bodu
B
je
směrem
souběžnosti.
|
s-172
|
Nechť
přímka
A
A
půlí
úhel
přímek
PA,
a.
|
s-173
|
Potom
přímka
p
je
souběžkou
přímek
PA,
PB
(viz
obr.
21).
|
s-174
|
Důkaz.
|
s-175
|
Buď
b
přímka
souměrná
s
přímkou
a
podle
přímky
P
P
.
|
s-176
|
Zřejmě
b
je
souběžka
přímky
PA.
|
s-177
|
Buďte
a
,
b
souběžky
přímky
PA
ve
směru
od
bodu
P
k
bodu
A,
procházející
body
A
,
B
;
|
s-178
|
nechť
alespoň
jedna
z
nich
je
různá
od
přímky
p.
|
s-179
|
Buď
C
pata
kolmice
spuštěné
z
bodu
A
na
přímku
PA,
buď
D
pata
kolmice
spuštěné
z
bodu
B
na
přímku
b.
|
s-180
|
Protože
také
přímka
B
půlí
úhel
přímek
PB,
b
jsou
trojúhelníky
A,
B
shodné.
|
s-181
|
V
důsledku
toho
přímky
a
,
b
svírají
s
přímkou
p
stejné
úhly.
|
s-182
|
Podle
tvrzení
2
jsou
a
,
b
rovnoběžky.
|
s-183
|
Podle
tvrzení
7
jsou
to
však
souběžky,
což
je
spor.
|
s-184
|
Přímky
a
,
b
jsou
tedy
totožné
s
přímkou
p,
v
důsledku
čehož
je
přímka
p
souběžkou
přímky
PA.
|
s-185
|
Podobně
dokážeme,
že
přímka
p
je
souběžkou
přímky
PB.
|
s-186
|
Tvrzení
11.
|
s-187
|
Buď
ostrý
úhel.
|
s-188
|
Potom
lze
nalézt
bod
P
a
přímku
p
takovou,
že
úhel
souběžnosti
bodu
P
s
přímkou
p
má
velikost
.
|
s-189
|
Důkaz.
|
s-190
|
Buďte
P,
A,
B
různé
body
takové,
že
úsečky
PA,
PB
jsou
stejně
dlouhé
a
úhel
APB
má
velkost
2
(viz
obr.
22).
|
s-191
|
Buď
a
souběžka
přímky
PB
ve
směru
od
bodu
P
k
bodu
B
vedená
bodem
A.
|
s-192
|
Buď
přímka
b
souměrná
s
přímkou
a
podle
osy
q
úhlu
APB.
|
s-193
|
Zřejmě
b
je
souběžka
přímky
PA
ve
směru
bodu
P
k
bodu
A.
|
s-194
|
Buď
c
přímka,
která
prochází
bodem
A
a
půlí
ten
úhel
přímek
PA,
a,
v
němž
neleží
přímka
AB.
|
s-195
|
Buď
d
přímka
souměrná
k
přímce
c
podle
osy
q.
|
s-196
|
Zřejmě
přímka
d
půlí
odpovídající
úhel
přímek
PB,
b.
|
s-197
|
Přímky
PB,
a
svírají
na
té
straně
přímky
PA,
na
níž
leží
bod
B,
s
přímkou
PA
vnitřní
úhly,
jejichž
součet
je
menší
než
dva
úhly
pravé.
|
s-198
|
Odtud
snadno
nahlédneme,
že
přímky
c,d
svírají
na
té
straně
přímky
AB,
na
níž
neleží
bod
P,
s
přímkou
AB
vnitřní
úhly,
jejichž
součet
je
menší
než
dva
pravé
úhly.
|
s-199
|
Jestliže
se
tedy
přímky
c,
d
protínají,
pak
v
té
polorovině
určené
přímkou
AB,
v
níž
neleží
bod
P;
|
s-200
|
jestliže
přímky
c,
d
jsou
souběžky,
pak
jejich
směr
souběžnosti
míří
od
bodů
A,
B
do
této
poloroviny;
|