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″∈[A′B′]h таку, щоA′B″h=ABh.
Вибираємо h-полустрочку[B″X) так, щоб
∡hA′B″X=∡hA′B′C′.
Згідно з вправою 11.5,(B″X)h∥(B′C′)h.
За теоремою Паша (теорема 3.12),(B″X)h перетинається[A′C′]h. Припустимо, щоC″ позначає точку перетину.
За даними△hABC≅△hA′B″C″ ASA, зокрема,
defect(△hABC)=defect(△hA′B″C″).
Застосовуючи вправу 11.11 двічі, отримуємо, що
defect(△hA′B′C′)=defect(△hA′B″C″)++defect(△hB″C″C′)+defect(△hB″C′B′).
За теоремою 13.7 всі дефекти повинні бути позитивними. Тому
defect(△hA′B′C′)>defect(△hABC).
З іншого боку,
defect(△hA′B′C′)=|∡hA′B′C′|+|∡hB′C′A′|+|∡hC′A′B′|==|∡hABC|+|∡BCA|+|∡hCAB|=defect(△hABC)
— протиріччя.
Нагадаємо, що біекція від h-площини до себе називається збереженням кута, якщо
∡hABC=∡hA′B′C′
для будь-якого△hABC і свого образу△hA′B′C′.
Показати, що будь-яке перетворення h-площини, що зберігає кут, є рухом.
- Підказка
-
Застосувати умову AAA-конгруентності (теорема13.4.2)