13.4: Гіперболічні трикутники
Будь-який невироджений гіперболічний трикутник має позитивний дефект.
- Доказ
-
Закріпіть h-трикутникABC. Відповідно до теореми 11.3.1
defect(△hABC)≥0
Залишається показати, що в разі рівності△hABC вироджується.
Без втрати спільності, ми можемо припустити, щоA це центр абсолюту; в даному випадку∡hCAB=∡CAB. Тим не менш, ми можемо припустити, що
∡hCAB,∡hABC,∡hBCA,∡ABC,∡BCA≥0.
DДозволяти бути довільною точкою в[CB]h відмінному відB іC. З пропозиції 9.6.1 ми маємо
∡ABC−∡hABC≡π−∡CDB≡∡BCA−∡hBCA.
З вправи 7.4.2 ми отримуємо, що
Тому, якщо ми маємо рівність в 13.4.1, то∡CDB=π. Зокрема, h-сегмент[BC]h збігається з евклідовим сегментом[BC]. За вправою 12.1.3 останнє може статися тільки в тому випадку, якщо h-лінія(BC)h проходить через центр абсолюту (A); тобто якщо△hABC вироджується.
Наступна теорема стверджує, зокрема, що невироджені гіперболічні трикутники є конгруентними, якщо їх відповідні кути рівні. Зокрема, в гіперболічної геометрії подібні трикутники повинні бути конгруентними.
Два невироджених h-трикутникаABC іA′B′C′ є конгруентними if∡hABC=±∡hA′B′C′,∡hBCA=±∡hB′C′A′ і∡hCAB=±∡hC′A′B′.
- Доказ
-
Зверніть увагу, що якщоABh=A′B′h, то теорема випливає з ASA.
Припустимо, навпаки. Без втрати спільності ми можемо припустити, щоABh<A′B′h. Тому ми можемо вибрати точкуB″ таку, щоA'B''_h=AB_h.
Вибираємо h-полустрочку[B''X) так, щоб
\measuredangle_h A'B''X=\measuredangle_h A'B'C'.
Згідно з вправою 11.5,(B''X)_h\parallel(B'C')_h.
За теоремою Паша (теорема 3.12),(B''X)_h перетинається[A'C']_h. Припустимо, щоC'' позначає точку перетину.
За даними\triangle_h ABC\cong\triangle_h A'B''C'' ASA, зокрема,
\text{defect}(\triangle_h ABC)=\text{defect}(\triangle_h A'B''C'').
Застосовуючи вправу 11.11 двічі, отримуємо, що
\begin{array} {rcl} {\text{defect} (\triangle_h A'B'C')} & = & {\text{defect} (\triangle_h A'B''C'') +} \\ {} & + & {\text{defect}(\triangle_h B''C''C') + \text{defect} (\triangle_h B''C'B').} \end{array}
За теоремою 13.7 всі дефекти повинні бути позитивними. Тому
\text{defect} (\triangle_h A'B'C') > \text{defect} (\triangle_h ABC).
З іншого боку,
\begin{array} {rcl} {\text{defect} (\triangle_h A'B'C')} & = & {|\measuredangle_h A'B'C'| + |\measuredangle_h B'C'A'| + |\measuredangle_h C'A'B'| =} \\ {} & = & {|\measuredangle_h ABC| + |\measuredangle_BCA| + |\measuredangle_h CAB|} \\ {} & = & {\text{defect} (\triangle_h ABC)} \end{array}
— протиріччя.
Нагадаємо, що біекція від h-площини до себе називається збереженням кута, якщо
\measuredangle_h ABC= \measuredangle_h A'B'C'
для будь-якого\triangle_h ABC і свого образу\triangle_h A'B'C'.
Показати, що будь-яке перетворення h-площини, що зберігає кут, є рухом.
- Підказка
-
Застосувати умову AAA-конгруентності (теорема\PageIndex{2})