13.1: Кут паралелізму
PДозволяти точка від h-лініїℓ. Падіння перпендикуляр(PQ)h відP доℓ; нехайQ бути його точка ноги. ϕДозволяти найменшим значенням таким чином, що h-лінія(PZ)h з|∡hQPZ|=ϕ не перетинаєтьсяℓ.
Значенняϕ називається кутом паралельностіP доℓ. Зрозуміло, щоϕ залежить тільки від h-відстаніs=PQh. Далі,ϕ(s)→π/2 якs→0, іϕ(s)→0 якs→∞. (В евклідовій геометрії кут паралелізму однаково дорівнюєπ/2.)
ЯкщоℓP, іZ є як вище, то h-лініяm=(PZ)h називається асимптотично паралельноℓ. Іншими словами, дві h-лінії асимптотично паралельні, якщо вони поділяють одну ідеальну точку. (У гіперболічній геометрії термін паралельні лінії часто використовується для асимптотично паралельних ліній; ми не дотримуємося цієї умовності.)
ВраховуючиP∉ℓ, є рівно дві асимптотично паралельні лінії черезP доℓ; інші паралельні лінії називаються ультра паралельними.
На діаграмі дві суцільні h-лінії, що проходять черезP асимптотично паралельніℓ; пунктирна h-лінія ультра паралельнаℓ.
Показати, що дві різні h-лініїℓ іm є ультрапаралельними тоді і тільки тоді, коли вони мають загальний перпендикуляр; тобто існуєh -лініяn така, щоn⊥ℓ іn⊥m.
- Підказка
-
Частина «тільки якщо». Припустимоℓ іm є ультрапаралельними; тобто вони не перетинаються і мають чіткі ідеальні точки. Позначимо ідеальні точки поA,B,C, іD; можна вважати, що вони з'являються на абсолюті в тому ж порядку. У цьому випадку h-лінія з ідеальними точкамиA іC перетинає h-лінію з ідеальними точкамиB іD. Позначають поO їх точці перетину.
За Lemma 12.3.1, можна припустити, щоO це центр абсолюту. Зверніть увагу, щоℓ це відображенняm поперекO в евклідовому сенсі. Відкиньте h-перпендикулярn відO доℓ, і покажіть, щоn⊥m.
Частина «Якщо». Припустимоn, це загальний перпендикуляр. Позначимо поL іM його точки перетину зℓ іm відповідно. За лемою 12.3.1 можна припустити, що центром абсолютуO є h-серединаL іM. Зверніть увагу, що в даному випадкуℓ є відображенням m поперекO в евклідовому сенсі. Звідси випливає, щоm ідеальні точки h-лінійℓ і симетричні один одному. Тому, якщо одна пара з них збігається, то так і інша пара. За вправою 12.1.1ℓ=m, що суперечить припущеннюℓ≠m.
QДозволяти бути точка стопиP на h-лініїℓ. Тоді
PQh=12⋅ln1+cosϕ1−cosϕ,
деϕ - кут паралельностіP доℓ.
Зокрема, якщоP∉ℓ іβ=|∡hXPY| по якихось моментахX,Y∈ℓ, то
PQh<12⋅ln1+cosβ21−cosβ2.
- Доказ
-
Застосовуючи рух h-площини при необхідності, ми можемо припустити, щоP це центр абсолюту. Потім h-лінії черезP є перетинами евклідових ліній з h-площиною.
НехайA іB позначають ідеальні точкиℓ. Без втрати спільності можна вважати, що∠APB це позитивно. В даному випадку
ϕ=∡QPB=∡APQ=12⋅∡APB.
ZДозволяти бути центром кола,Γ що містить h-лініюℓ. XВстановити точку перетину евклідового відрізка[AB] і лінії(PQ).
Зверніть увагу, що,PX=cosϕ. Тому, за Леммою 12.3.2,
PXh=ln1+cosϕ1−cosϕ.
Зверніть увагу, що обидва кутиPBZ іBXZ правильні. Так як кутPZB спільний,△ZBX∼△ZPB. Зокрема,
ZX⋅ZP=ZB2;\]
тобтоX є зворотнимP вΓ.
Інверсія вΓ є відображенням h-площини поперекℓ. Тому
PQh=QXh==12⋅PXh==12⋅ln1+cosϕ1−cosϕ.
Останній оператор слідуєϕ>β2 since і функція
зменшується в інтервалі(0,π2].
ABCДозволяти рівносторонній h-трикутник зі стороною100. Покажіть, що
|∡hABC|<110 000 000 000.
- Підказка
-
За нерівністю трикутника h-відстань відB до(AC)h становить не менше 50. Залишилося прикинути|∡hABC|usingProposition\(13.1.1. Нерівністьcosϕ≤1−110⋅ϕ2 для|ϕ|<π2 іe3>10 повинна допомогти закінчити докази.