Humanitext Reader

欧几里得 · 几何原本 §13.prop.17#2

正十二面体在球中的内接证明及边长性质

第 313 段,共 316 段 · 希腊语

内容简介

本文通过证明各个面为等边且等角五边形来定义正十二面体,并证明了其可以包围在给定球中,其边长为被称为“切断线”的无理线。

§13.prop.17#2ἔστι δὲ καὶ ἡ ΒΓ τῆς ΒΝ διπλῆ· ἴση ἄρα ἐστὶν ἡ ΒΦ τῇ ΒΓ. καὶ ἐπεὶ δύο αἱ ΒΥ, ΥΦ δυσὶ ταῖς ΒΧ, ΧΓ ἴσαι εἰσίν, καὶ βάσις ἡ ΒΦ βάσει τῇ ΒΓ ἴση, γωνία ἄρα ἡ ὑπὸ ΒΥΦ γωνίᾳ τῇ ὑπὸ ΒΧΓ ἐστιν ἴση.
而BG也是BN的两倍;因此BPhi等于BG。 又因为两条线段BY、YPhi等于两条 BX、XG,且底边BPhi等于底边BG,所以角BYPhi等于角BXG。
ὁμοίως δὴ δείξομεν, ὅτι καὶ ἡ ὑπὸ ΥΦΓ γωνία ἴση ἐστὶ τῇ ὑπὸ ΒΧΓ· αἱ ἄρα ὑπὸ ΒΧΓ, ΒΥΦ, ΥΦΓ τρεῖς γωνίαι ἴσαι ἀλλήλαις εἰσίν.
同样地,我们将证明角YPhiG也等于角BXG;因此三个角BXG、BYPhi、YPhiG相互相等。
ἐὰν δὲ πενταγώνου ἰσοπλεύρου αἱ τρεῖς γωνίαι ἴσαι ἀλλήλαις ὦσιν, ἰσογώνιον ἔσται τὸ πεντάγωνον· ἰσογώνιον ἄρα ἐστὶ τὸ ΒΥΦΓΧ πεντάγωνον.
如果等边五边形的三个角相互相等,那么该五边形将是等角的;因此五边形BYPhiGX是等角的。
ἐδείχθη δὲ καὶ ἰσόπλευρον· τὸ ἄρα ΒΥΦΓΧ πεντάγωνον ἰσόπλευρόν ἐστι καὶ ἰσογώνιον, καί ἐστιν ἐπὶ μιᾶς τοῦ κύβου πλευρᾶς τῆς ΒΓ. ἐὰν ἄρα ἐφʼ ἑκάστης τῶν τοῦ κύβου δώδεκα πλευρῶν τὰ αὐτὰ κατασκευάσωμεν, συσταθήσεταί τι σχῆμα στερεὸν ὑπὸ δώδεκα πενταγώνων ἰσοπλεύρων τε καὶ ἰσογωνίων περιεχόμενον, ὃ καλεῖται δωδεκάεδρον.
且它已被证明是等边的;因此五边形BYPhiGX是等边且等角的,并且它在立方体的一条边BG上。 因此,如果在立方体的十二条边的每一条上都作同样的构建,将会构成一个由十二个等边且等角的五边形包围的立体图形,这被称为正十二面体。
δεῖ δὴ αὐτὸ καὶ σφαίρᾳ περιλαβεῖν τῇ δοθείσῃ καὶ δεῖξαι, ὅτι ἡ τοῦ δωδεκαέδρου πλευρὰ ἄλογός ἐστιν ἡ καλουμένη ἀποτομή.
于是,现在需要将其包围在给定的球中,并证明正十二面体的边长是被称为 “切断线”的无理线。
Ἐκβεβλήσθω γὰρ ἡ ΨΟ, καὶ ἔστω ἡ ΨΩ· συμβάλλει ἄρα ἡ ΟΩ τῇ τοῦ κύβου διαμέτρῳ, καὶ δίχα τέμνουσιν ἀλλήλας· τοῦτο γὰρ δέδεικται ἐν τῷ παρατελεύτῳ θεωρήματι τοῦ ἑνδεκάτου βιβλίου.
因为延长PsiO,并设其为PsiOmega;因此OOmega与立方体的对角线相交,且它们互相平分;因为这在第十一卷的倒数第二题中已经证明。
τεμνέτωσαν κατὰ τὸ Ω· τὸ Ω ἄρα κέντρον ἐστὶ τῆς σφαίρας τῆς περιλαμβανούσης τὸν κύβον, καὶ ἡ ΩΟ ἡμίσεια τῆς πλευρᾶς τοῦ κύβου.
设它们在Omega处相交;因此Omega是包围立方体的球的中心,而OmegaO是立方体边长的一半。
ἐπεζεύχθω δὴ ἡ ΥΩ. καὶ ἐπεὶ εὐθεῖα γραμμὴ ἡ ΝΣ ἄκρον καὶ μέσον λόγον τέτμηται κατὰ τὸ Ο, καὶ τὸ μεῖζον αὐτῆς τμῆμά ἐστιν ἡ ΝΟ, τὰ ἄρα ἀπὸ τῶν ΝΣ, ΣΟ τριπλάσιά ἐστι τοῦ ἀπὸ τῆς ΝΟ. ἴση δὲ ἡ μὲν ΝΣ τῇ ΨΩ, ἐπειδήπερ καὶ ἡ μὲν ΝΟ τῇ ΟΩ ἐστιν ἴση, ἡ δὲ ΨΟ τῇ ΟΣ. ἀλλὰ μὴν καὶ ἡ ΟΣ τῇ ΨΥ, ἐπεὶ καὶ τῇ ΡΟ· τὰ ἄρα ἀπὸ τῶν ΩΨ, ΨΥ τριπλάσιά ἐστι τοῦ ἀπὸ τῆς ΝΟ. τοῖς δὲ ἀπὸ τῶν ΩΨ, ΨΥ ἴσον ἐστὶ τὸ ἀπὸ τῆς ΥΩ· τὸ ἄρα ἀπὸ τῆς ΥΩ τριπλάσιόν ἐστι τοῦ ἀπὸ τῆς ΝΟ. ἔστι δὲ καὶ ἡ ἐκ τοῦ κέντρου τῆς σφαίρας τῆς περιλαμβανούσης τὸν κύβον δυνάμει τριπλασίων τῆς ἡμισείας τῆς τοῦ κύβου πλευρᾶς· προδέδεικται γὰρ κύβον συστήσασθαι καὶ σφαίρᾳ περιλαβεῖν καὶ δεῖξαι, ὅτι ἡ τῆς σφαίρας διάμετρος δυνάμει τριπλασίων ἐστὶ τῆς πλευρᾶς τοῦ κύβου.
于是连接YOmega。 又因为直线NS在O处被分割成外中比,且其较大线段是NO,所以在NS、SO上的正方形之和是在 NO上正方形的三倍。 而NS等于PsiOmega,因为NO也等于OOmega,且PsiO等于OS。 而且OS也等于PsiY,因为它也等于RO;因此在OmegaPsi、PsiY上的正方形之和是在NO上正方形的三倍。 而在OmegaPsi、PsiY上的正方形之和等于在YOmega上的正方形;因此在 YOmega上的正方形是在NO上正方形的三倍。 而包围立方体的球的半径的平方,也是立方体边长一半的平方的三倍;因为此前已经证明,构建一个立方体并将其包围在一个球中,并证明该球的直径的平方是立方体边长平方的三倍。
εἰ δὲ ὅλη τῆς ὅλης, καὶ ἡμίσεια τῆς ἡμισείας· καί ἐστιν ἡ ΝΟ ἡμίσεια τῆς τοῦ κύβου πλευρᾶς· ἡ ἄρα ΥΩ ἴση ἐστὶ τῇ ἐκ τοῦ κέντρου τῆς σφαίρας τῆς περιλαμβανούσης τὸν κύβον.
如果整体对整体是三倍关系,那么一半对一半也是如此;且NO是立方体边长的一半;因此YOmega等于包围立方体的球的半径。
καί ἐστι τὸ Ω κέντρον τῆς σφαίρας τῆς περιλαμβανούσης τὸν κύβον· τὸ Υ ἄρα σημεῖον πρὸς τῇ ἐπιφανείᾳ ἐστὶ τῆς σφαίρας.
且Omega是包围立方体的球的中心;因此点Y在球的表面上。
ὁμοίως δὴ δείξομεν, ὅτι καὶ ἑκάστη τῶν λοιπῶν γωνιῶν τοῦ δωδεκαέδρου πρὸς τῇ ἐπιφανείᾳ ἐστὶ τῆς σφαίρας· περιείληπται ἄρα τὸ δωδεκάεδρον τῇ δοθείσῃ σφαίρᾳ.
同样地,我们将证明正十二面体的其余每个顶点也都在球的表面上;因此正十二面体已被包围在给定的球中。
λέγω δή, ὅτι ἡ τοῦ δωδεκαέδρου πλευρὰ ἄλογός ἐστιν ἡ καλουμένη ἀποτομή.
于是我且说,正十二面体边长是被称为 “切断线”的无理线。
ἐπεὶ γὰρ τῆς ΝΟ ἄκρον καὶ μέσον λόγον τετμημένης τὸ μεῖζον τμῆμά ἐστιν ἡ ΡΟ, τῆς δὲ ΟΞ ἄκρον καὶ μέσον λόγον τετμημένης τὸ μεῖζον τμῆμά ἐστιν ἡ ΟΣ, ὅλης ἄρα τῆς ΝΞ ἄκρον καὶ μέσον λόγον τεμνομένης τὸ μεῖζον τμῆμά ἐστιν ἡ ΡΣ. οἷον ἐπεί ἐστιν ὡς ἡ ΝΟ πρὸς τὴν ΟΡ, ἡ ΟΡ πρὸς τὴν ΡΝ, καὶ τὰ διπλάσια· τὰ γὰρ μέρη τοῖς ἰσάκις πολλαπλασίοις τὸν αὐτὸν ἔχει λόγον· ὡς ἄρα ἡ ΝΞ πρὸς τὴν ΡΣ, οὕτως ἡ ΡΣ πρὸς συναμφότερον τὴν ΝΡ, ΣΞ. μείζων δὲ ἡ ΝΞ τῆς ΡΣ· μείζων ἄρα καὶ ἡ ΡΣ συναμφοτέρου τῆς ΝΡ, ΣΞ· ἡ ΝΞ ἄρα ἄκρον καὶ μέσον λόγον τέτμηται, καὶ τὸ μεῖζον αὐτῆς τμῆμά ἐστιν ἡ ΡΣ. ἴση δὲ ἡ ΡΣ τῇ ΥΦ· τῆς ἄρα ΝΞ ἄκρον καὶ μέσον λόγον τεμνομένης τὸ μεῖζον τμῆμά ἐστιν ἡ ΥΦ. καὶ ἐπεὶ ῥητή ἐστιν ἡ τῆς σφαίρας διάμετρος καί ἐστι δυνάμει τριπλασίων τῆς τοῦ κύβου πλευρᾶς, ῥητὴ ἄρα ἐστὶν ἡ ΝΞ πλευρὰ οὖσα τοῦ κύβου.
因为由于当NO被分割成外中比时,其较大线段是RO,而当OXi被分割成外中比时,其较大线段是OS,所以当整体NXi被分割成外中比时,其较大线段是RS。 例如,因为正如NO对OP,OP对PN也是如此,且它们的两倍也是如此(因为部分与其等倍数具有相同的比);所以,正如NXi对RS,RS对NP与SXi之和也是如此。 且NXi大于RS;因此RS也大于 NP与SXi之和;因此NXi已被分割成外中比,且其较大线段是RS。 而RS等于YPhi;因此,当NXi被分割成外中比时,其较大线段是YPhi。 又因为球的直径是有理的,且它的平方是立方体边长平方的三倍,所以作为立方体边长的NXi是有理的。
ἐὰν δὲ ῥητὴ γραμμὴ ἄκρον καὶ μέσον λόγον τμηθῇ, ἑκάτερον τῶν τμημάτων ἄλογός ἐστιν ἀποτομή.
如果一条有理线段被分割成外中比,那么它的每个部分都是被称为切断线的无理线。
ἡ ΥΦ ἄρα πλευρὰ οὖσα τοῦ δωδεκαέδρου ἄλογός ἐστιν ἀποτομή.
因此,作为正十二面体边长的YPhi是被称为切断线的无理线。
Πόρισμα ἐκ δὴ τούτου φανερόν, ὅτι τῆς τοῦ κύβου πλευρᾶς ἄκρον καὶ μέσον λόγον τεμνομένης τὸ μεῖζον τμῆμά ἐστιν ἡ τοῦ δωδεκαέδρου πλευρά.
系理由此显然,当立方体的边长被分割成外中比时,其较大线段就是正十二面体的边长。
ὅπερ ἔδει δεῖξαι.
这就是所要证明的。

词汇与语法注释

  1. 110δυνάμει — 名词 δύναμις(力量)的单数与格。在几何学语境中,它意为“在平方上”,表示该比例关系适用于这些线段上的正方形面积,而非线段本身的长度。
  2. 125συναμφότερον — 形容词 συναμφότερος(两者结合的)的中性单数宾格。此处它无需前置词,直接修饰带有阴性定冠词的两条线段 τὴν ΝΡ, ΣΞ,作为表示“NP与SXi之和”这一组合量的单一宾格宾语。
  3. 120τῆς ΝΟ ἄκρον καὶ μέσον λόγον τετμημένης — 属格独立结构(Genitive Absolute)。其中 τῆς ΝΟ(作为名词使用的线段名)充当主语,现在完成时被动分词 τετμημένης 充当谓语,构成一个表示条件或前提(“当NO被分割成外中比时”)的状语短语。

引用这一段

欧几里得, 几何原本 §13.prop.17#2. Humanitext Reader, https://reader.humanitext.ai/zh/text/urn:cts:greekLit:tlg1799.tlg001.humanitext-grc2:13.prop.17%232

请注明译文为AI草稿以及访问日期。

译文、注释与简介为AI生成的草稿,并根据读者反馈持续修订。