所以:如果第一数是第二数的几部分,且第三数是第四数的同样的几部分,则交换后,无论第一数是第三数的怎样的几部分,那么第二数也是第四数同样的几部分。
证完
注解
在这一命题中,欧几里得陈述:如果a =(m /n )b ,且d =(m /n )e ,又如果a =(p /q )d ,那么b =(p /q )e 。
本命题应用在命题VII.13中。
命题VII.11
如果总数比总数等于总数中的减数比总数中的减数,那么余值之比也等于总数之比。
设:总值AB 比总值CD 等于减数AE 比减数CF 。
求证:其余值EB 比余值FD 等于总值AB 比总值CD 。
因为AB 比CD 等于AE 比CF ,所以:AE 是CF 的一个部分,其比值等于AB 比CD 。
所以:余值EB 是FD 的一个部分或多个部分,比值等于AB 比CD (定义VII.20,命题VII.7、VII.8) 。
所以:EB 比FD 等于AB 比CD (定义VII.20) 。
所以:如果总数比总数等于总数中的减数比总数中的减数,那么余值之比也等于总数之比。
证完
注解
这一命题的类似代数式可以表示为:如果a ∶c =e ∶f ,那么(a -e )∶(c -f )=a ∶c 。
本命题应用在命题IX.35中。
命题VII.12
如果一组数成比例,那么前项之一比后项之一等于前项之和比后项之和。
设:a、b、c、d 为一组成比例的数,a 比b 等于c 比d 。
求证:a 比b 等于a 与c 之和比b 与d 之和。
因为a 比b 等于c 比d ,所以:a 是b 的一部分或多个部分,其值等于c 比d 。
所以:a 与c 之和是b 与d 之和的一部分或多个部分,其比值等于a 比b (定义VII.20,命题VII.5、VII.6) 。
所以:a 比b 等于a 与c 之和比b 与d 之和(定义VII.20) 。
所以:如果一组数成比例,那么前项之一比后项之一等于前项之和比后项之和。
证完
注解
这一命题的代数式可以表达为:如果x 1 ∶y 1 =x 2 ∶y 2 =…=x n ∶y n ,那么这些比值的每一个也等于比值(x 1 +x 2 +…+x n )∶(y 1 +y 2 +…+y n )。
本命题应用在命题VII.15、VII.20、IX.35中。
命题VII.13
如果四个数成比例,那么它们的更比例也成立。
设:四个数a、b、c、d 成比例,a 比b 等于c 比d 。
求证:它们也交替成比例,即:a 比c 等于b 比d 。
因为:a 比b 等于c 比d 。
所以:a 是b 的一部分或多个部分,其值等于c 比d (定义VII.20) 。
所以:交换后,a 是c 的一个部分或多个部分,其值等于b 比d (命题VII.10) 。
所以:a 比c 等于b 比d (定义VII.20) 。
所以:如果四个数成比例,那么它们的更比例也成立。
证完
注解
这一命题的代数式可以表示为:如果a ∶b =c ∶d ,那么a ∶c =b ∶d 。
从下一命题开始,本命题频繁地应用在卷7、9的命题中。
命题VII.14
如果一组数,有另一组数与它们个数相等,且每两个的比值相等,那么它们首末之比也相等。
设:a、b、c 为一组数,d、e、f 为另一组与它们个数相等,两两比值相等,即a 比b 等于d 比e ,b 比c 等于e 比f 。
那么:a 比c 等于d 比f 。
因为a 比b 等于d 比e ,所以由更比,a 比d 等于b 比e 。
因为:b 比c 等于e 比f ,所以由更比,b 比e 等于c 比f 。
而b 比e 等于a 比d ,所以:a 比d 等于c 比f (命题VII.13) 。
所以,由更比,a 比c 等于d 比f (命题VII.13、V.11) 。
所以:如果一组数,有另一组数与它们个数相等,每两个的比值相等,那么它们首末之比也相等。
证完
注解
这一命题的代数式可以表示为:
如果x 1 ∶x 2 =y 1 ∶y 2 ,x 2 ∶x 3 =y 2 ∶y 3 ,…,x n -1 ∶x n =y n -1 ∶y n ,那么x 1 ∶x n =y 1 ∶y n 。
从命题VIII.1开始,本命题不时地应用于卷8、9的命题中。
命题VII.15
如果一个单位测尽任意一个数,与一个数测尽另一个任意数的次数相等,那么交换后,该单位测尽第三个数与第二个数测尽第四个数的次数相等。
设:单位a 测尽任意数BC ,与另一个数d 测尽另一个任意数EF 的次数相等。
求证:交换后,该单位测尽d 与BC 测尽EF 的次数也相等。
因为单位a 测尽BC 与d 测尽EF 的次数相等,所以:在EF 中有多个量等于d 在BC 中的单位量。
将BC 分为多个单位BG、GH 和HC ,将EF 分为多个量EK、KL 和LF 。
又,因为单位BG、GH 和HC 相互相等,那么量KE、KL 和LF 也相互相等,同时BG、GH 和HC 的个数等于EK、KL 和LF 的个数。
所以:单位BG 比EK 等于单位GH 比KL ,且等于HC 比LF 。
所以前项之一比后项之一等于前项之和比后项之和,所以:单位BG 比EK 等于BC 比EF (命题VII.12) 。
又,单位BG 等于单位a ,又:量EK 等于量d 。所以:单位a 比量d 等于BC 比EF 。
所以:单位a 测尽量d 与BC 测尽EF 有相等的次数。
所以:如果一个单位测尽任意一个数,与一个数测尽另一个任意数的次数相等,那么交换后,该单位测尽第三个数与第二个数测尽第四个数的次数相等。
证完
命题VII.16
如果两个数的相互倍数构成另两个数,那么这两个数相等。
设:a 和b 两个数,a 乘b 等于c ,b 乘a 等于d 。
求证:c 等于d 。
因为a 乘b 构成c ,所以:按照a 中的单位数,b 用a 次测尽c 。
又,根据在其中的单位,单位e 也测尽a ,所以:单位e 测尽a 与b 测尽c 的次数相等。
所以,由更比,单位e 测尽b 与a 测尽c 的次数相等(命题VII.15) 。
又,因为b 乘a 构成d ,所以:根据b 中的单位,a 用b 次测尽d ;而同样根据在其中的单位,单位e 也测尽b 。
所以:单位e 测尽b 与a 测尽d 的次数相等。
又,单位e 测尽b 与a 测尽c 的次数相等,所以:a 测尽c 和d 有相等次数。
所以:c 等于d 。
所以:如果两个数的相互倍数构成另两个数,那么这两个数相等。
证完
注解
这一命题更明白地阐述上一命题,即乘法的交换律性质,ab =ba 。在命题VII.18中也有应用。
本命题应用在卷7中。
命题VII.17
如果一个数被另两个数相乘构成新的数,那么新数的比值等于两个数的比值。
设:量a 被两个数b 和c 相乘,构成新量d 和e 。
求证:b 比c 等于d 比e 。
因为a 与b 相乘构成d ,所以:根据a 中的单位数,b 测尽d 。
又,根据a 中的单位数,单位f 也测尽量a ,所以:单位f 测尽a 与b 测尽c 有相等的次数。
所以:单位f 比量a 等于b 比d (命题VII.20) 。
同样原因:f 比a 等于c 比e ,所以b 比d 等于c 比e (命题VII.20、V.11) 。
所以,由更比,b 比c 等于d 比e (命题VII.13) 。
所以:如果一个数被另两个数相乘,新数的比值等于两个数的比值。
证完
注解
这一命题的代数表达式为:b ∶c =ab (ac )。
从下一命题开始,本命题高频率地应用在卷7~9的命题中。
命题VII.18
如果两个量乘以任意一个量构成新的量,那么两个量的比值等于两个新量的比值。
设:两个数a 和b ,被任意数c 相乘,构成新数d 和e 。
求证:a 比b 等于d 比e 。
因为a 乘c 构成d ,所以:c 乘a 构成d 。同样:c 乘b 构成e (命题VII.16) 。
所以:量c 乘以两个量a 和b 构成d 和e 。
所以:a 比b 等于d 比e (命题VII.17) 。
所以:如果两个量乘以任意一个量构成新的量,那么两个量的比值等于两个新量的比值。
证完
注解
这一命题也可以表示为:b ∶c =ab ∶(ac )。
本命题应用在下一命题中,也不时地应用在卷8中。
命题VII.19
如果四个量成比例,那么第一个量与第四个量相乘,等于第二个量与第三个量相乘;反之,如果第一个量与第四个量相乘等于第二个量与第三个量相乘,那么这四个量成比例。
设:a、b、c 和d 是四个成比例的量,a 比b 等于c 比d ,a 乘d 构成e ,b 乘c 构成f 。
求证:e 等于f 。
设:a 乘c 构成g 。
那么,因为a 乘c 构成g ,且a 乘d 构成e ,所以:量a 乘两个量c 和d 构成g 和e 。
所以:c 比d 等于g 比e 。
又,c 比d 等于a 比b ,所以:a 比b 等于g 比e (命题VII.17) 。
又因为:a 乘c 构成g ,进一步,b 乘c 构成f 。
所以:两个量a 和b 乘某个量c 构成g 和f 。所以:a 比b 等于g 比f (命题VII.18) 。
又进一步,a 比b 等于g 比e ,所以:g 比e 等于g 比f 。所以:g 与e 和f 的比值相等。所以:e 等于f (命题V.11) 。
再设e 等于f 。
那么:a 比b 等于c 比d 。在这同一结构中,因为e 等于f ,那么g 比e 等于g 比f (命题V.7) 。
又,g 比e 等于c 比d ,g 比f 等于a 比b 。
所以:a 比b 等于c 比d (命题VII.17、II.18) 。
所以:如果四个量成比例,那么第一个量与第四个量相乘,等于第二个量与第三个量相乘;反之,如果第一个量与第四个量相乘等于第二个量与第三个量相乘,那么这四个量成比例。
证完
注解
这一命题用代数式可以表示为:如果a ∶b =c ∶d ,则ad =bc 。
从命题VII.24开始,本命题频繁地使用在卷7、9的命题中。
命题VII.20
用有相同比的数对中最小的一对数,分别量其他数对,则大的测尽大的,小的测尽小的,且所得的次数相同。
设:CD 和EF 是最小的一对数,与a 和b 有相等的比值。
求证:CD 测尽a 与EF 测尽b 有相同的次数。
CD 不是a 的多个部分。那么EF 也是b 的部分,与CD 比a 的比值相等(命题VII.13、定义II.20) 。
所以:在EF 中有多个b 的部分,等于在CD 中有a 的多个部分。
将CD 分为a 的多个部分,即CG 和GD ,将EF 分为b 的多个部分,即EH 和HF 。
于是:CG 和GD 的个数等于HE 和HF 的个数。
那么,因为量CG 和GD 相互相等,量EH 和HF 也相互相等。同时,CG 和GD 的个数等于EH 和HF 的个数。
所以:CG 比EH 等于GD 比HF 。因为前项之一比后项等于前项之和比后项之和,所以:CG 比EH 等于CD 比EF (命题VII.12) 。
所以:CG 和EH 与CD 和EF 有相等比值,小于它们,这是不可能的,因为假定CD 和EF 是最小的量,与它们有相等的比值。
所以:CD 不是a 的多个部分,所以:它只能是a 的一个部分(命题II.4) 。
又,EF 是b 的一个部分,其比值等于CD 比a 。
所以:CD 测尽a 与EF 测尽b 有相等次数(命题VII.13、定义II.20) 。
所以:用有相同比的数对中最小的一对数,分别量其他数对,则大的测尽大的,小的测尽小的,且所得的次数相同。
证完
命题VII.21
互质的两数是与它们有同比的数对中最小的数。
设:a 和b 为互质数。
求证:a 和b 是与它们有相等比值的数对中的最小数。
令:假如不是,在a 和b 的相等比值中将有比a 和b 更小的数,假定为c 和d 。那么因为,有相等比值的最小一对数,分别测尽相等比值的数对,所得的次数相同,即前项测尽前项与后项测尽后项的次数相同。所以:c 测尽a 与d 测尽b 有相同次数(VII.20)。
令:e 中有多个单位,等于c 测尽a 的次数。那么d 也测尽b ,根据在e 中的单位。
既然根据在e 中的单位,c 测尽a ,所以根据在c 中的单位,e 也测尽a 。
同样原因:根据在d 中的单位,e 也测尽b (命题VII.16) 。
所以:e 测尽a 和b ,它们是互质数,这是不可能的(定义VII.12) 。
所以:没有数小于a 和b 且与a 和b 有相等比值数的数对。
所以:互质的两数是与它们有同比的数对中最小的数。
证完
注解
从命题VII.24开始,本命题被频繁地应用在卷7~9的命题中。
命题VII.22
有相等比值的数对中,最小的一对是互质数。
设:a 和b 是与它们有同比的一些数对中最小的一对。
求证:a 和b 是互质数。
假设不是,它们不是互质数,那么另一个数c 能测尽它们。
令:在d 中有多个单位,等于c 测尽a 的次数。在e 中有多个单位,等于c 测尽b 的次数。
因为根据在d 中的单位数,c 测尽a ,所以:c 乘d 得a 。同理:c 乘e 得b (定义VII.15) 。
于是,c 乘两数d、e 各得a、b ,所以:d 比e 等于a 比b (命题VII.17) 。
所以:d 和e 与a 和b 有相等的比值,并小于它们,这是不可能的。
所以:没有数测尽a 和b 。
所以:a 和b 是互质数。
所以:有相等比值的数对中,最小的一对是互质数。
证完
注解
本命题应用在命题VIII.2、VIII.3、IX.15中。
命题VII.23
如果两个数是互质数,那么测尽它们中之一的任何数与另一数是互质数。
设:a 和b 是两个互质数,任意数c 测尽a 。
求证:c 和b 也是互质数。
令:假如c 和b 不是互质数,那么某个数d 测尽c 和b 。
因为d 测尽c ,又c 测尽a ,所以d 也测尽a 。而它也测尽b ,所以:d 测尽a 和b ,这是不可能的(定义VII.12) 。
所以:没有数可以测尽c 和b 。
所以:c 和b 是互质数。
所以:如果两个数是互质数,那么测尽它们中之一的任何数与另一数是互质数。
证完
注解
本命题应用在下一命题的证明中。
命题VII.24
如果两个数是某数的互质数,那么它们的乘积也与该数是互质数。
设:两个数a 和b 分别与c 构成互质数,a 乘以b 构成d 。
求证:c 和d 也是互质数。
令:假设c 和d 不是互质数,某个数e 测尽c 和d 。
因为c 和a 是互质数,某个数e 测尽c 。
所以:a 和e 是互质数(命题VII.23) 。
再令:在f 中有多个整数,其次数等于e 测尽d ,那么f 也根据在e 中的单位测尽d (命题VII.16) 。
所以:e 乘以f 构成d 。同时a 乘以b 也构成d 。
所以:e 和f 的乘积等于a 和b 的乘积(定义VII.15) 。
又,如果两外项的乘积等于两内项的乘积,那么这四个数成比例,所以:e 比a 等于b 比f (命题VII.19) 。
又,a 和b 是互质数,而互质的两数也是与它们有共同比的数对中的最小数。
因为有相同比的数对中最小的一对数,其大、小两数分别测尽具有同比的大、小两数,所得的次数相等,即前项测尽前项和后项测尽后项;所以:e 测尽b (命题VII.21、VII.20) 。
又,它也测尽c ,所以:e 测尽b 和c ,它们是互质数。这是不可能的(定义VII.12) 。
所以:没有数测尽c 和d 。所以:c 和d 是互质数。
所以:如果两个数是任意数的互质数,那么它们的乘积也与该数是互质数。
证完
命题VII.25
如果两个数是互质数,那么其中一个与它自己的乘积与余下的一个是互质数。
设:a 和b 两个数是互质数,a 自乘构成c 。
求证:b 和c 是互质数。
作:d 等于a 。
因为a 和b 是互质数,且a 等于d ,那么:d 和b 也是互质数。所以:数d 和a 皆是b 的互质数。所以:d 和a 的乘积也是b 的互质数(命题VII.24) 。
又,d 和a 的乘积是数c ,所以:c 和b 是互质数。
所以:如果两个数是互质数,那么其中一个与它自己的乘积与余下的一个是互质数。
证完
注解
这一命题是前一命题的特殊情况,在命题VII.27、IX.15中有应用。
本命题是前一命题的特殊情况。应用在命题VII.27、IX.1中。
命题VII.26
如果两个数分别是另两个数的互质数,那么它们的乘积也是互质数。
设:两个数a 和b 与c 和d 为互质数,a 乘b 形成e ,c 乘d 形成f 。
求证:e 与f 也为互质数。
因为a 和b 皆与c 为互质数,所以:a 与b 的乘积也与c 构成互质数。而a 与b 的乘积是e ,所以:e 与c 是互质数。
同样原因,e 与d 也是互质数,所以:c 与d 皆是e 的互质数(命题VII.24) 。
所以:c 与d 的乘积也是e 的互质数,同时是f 的互质数。所以:e 和f 是互质数(命题VII.24) 。
所以:如果两个数分别是另两个数的互质数,那么它们的乘积也是互质数。
证完
注解
这一命题利用了命题VII.24两次。如果a 和b 同是c 和d 的互质数,那么它们的乘积ab 也互质。因为,c 和d 皆与ab 互质,所以也与它们的乘积cd 互质。
本命题应用在下一命题的证明中。
命题VII.27
如果两个数是互质数,每个数自乘构成一个数,那么其乘积是互质数;如果原始数与乘积相乘构成一个数,那么后者也是互质数。
设:a 和b 是两个互质数,a 自乘构成c ,a 再与c 相乘构成d ,b 自乘构成e ,b 与e 相乘构成f 。
求证:c 与e 也是互质数,d 与f 是互质数。
因为a、b 互质,且a 自乘得c ,所以:c、b 互质。
因为c 和b 是互质数,b 自乘构成e ,所以:c 与e 是互质数(命题VII.25) 。
又,因为a 与b 是互质数,b 自乘构成e ,所以:a 与e 是互质数。
因为a 和b 两个数分别是b 和e 两个数的质数,所以:a 与c 的乘积是b 与e 的乘积的互质数,而a 与c 的乘积是d ,b 与e 的乘积是f (命题VII.26) 。
所以:d 与f 是互质数。
所以:如果两个数是互质数,每个自乘构成一个数,那么其乘积是互质数;如果原始数与乘积相乘构成一个数,那么后者也是互质数。
证完
注解
这一命题陈述如果两个数是互质数,那么,它们的乘方也是互质数。显然这是指正方形和正方体是互质数,这一命题应用在命题VIII.2中,任意乘方都需要互质数。这一命题的证明利用了上两个命题。假定a 和b 是互质数,于是两次应用命题VII.25。我们便可得a 2 和b 2 是互质数。
这一命题应用在命题VIII.2、VIII.3中。
命题VII.28
如果两个数是互质数,那么其和与它们也是互质数;又,如果两个数的和分别与两个数为互质数,那么两个原始数也是互质数。
设:两个互质数AB 和BC 相加。
求证:它们的和AC 与AB 和BC 也构成互质数。
假定:AC 和AB 不是互质数,那么数d 测尽AC 和AB 。
因为:d 测尽AC 和AB ,那么它也测尽余值BC ,同时也测尽AB 。
所以:d 测尽互质数AB 和BC ,这是不可能的(定义VII.12) 。
所以:没有数字可以测尽AC 和AB ,所以:AC 和AB 是互质数。
同样原因,AC 和BC 也是互质数。
所以:AC 分别是AB 和BC 的互质数。
下一步,令:AC 和AB 是互质数。
求证:AB 和BC 也是互质数。
假定AB 和BC 不是互质数,那么定有某个数d 测尽AB 和BC 。
因为d 分别测尽AB 和BC ,那么:它也测尽整个AC ,但它也测尽AB 。
所以:d 测尽互质数AC 和AB ,这是不可能的(定义VII.12) 。
所以:没有数可以测尽AB 和BC 。
所以:AB 和BC 是互质数。
所以:如果两个数互质,那么其和与它们也是互质数;又,如果两个数的和分别与两个数互质,那么两个原始数也是互质数。
证完
注解
这一命题应用在命题IX.15中。
命题VII.29
如果任意一个质数,不可测尽另一个质数,那么它们为互质数。
设:a 为质数,不可以测尽b ,
求证:b 和a 是互质数。
如果a 和b 不互质,那么定有某个数c 测尽它们。
因为c 测尽b ,而a 测不尽b ,所以:c 不等于a 。
那么,因为c 测尽b 和a ,于是,它也测尽质数a 。虽然它不等于a ,这是不可能的。
所以:没有数可以测尽b 和a 。
所以:a 和b 为互质数。
所以:如果任意一个质数,不可测尽另一个质数,那么它们为互质数。
证完
注解
这一命题应用在下一命题及命题IX.12和IX.36中。
命题VII.30
如果两个数相乘得另一个数,一个质数测尽该乘积,那么它也必测尽原始数中的一个。
设:两个数a 和b 相乘得c ,任意质数d 测尽c 。
求证:d 也测尽a 和b 中的任意一个。
假定它测不尽。
d 为质数,于是:a 和d 是互质数(命题VII.29) 。
令:在e 中有多个单位等于d 测尽c 的次数。
因为d 测尽c ,根据在e 中的整数,于是:d 与e 相乘得c (定义VII.15) 。
进一步,a 与b 相乘也得c ,于是d 与e 的乘积等于a 与b 的乘积。
所以:d 比a 等于b 比e (命题VII.19) 。
又d 与a 是互质数,而互质的二数是具有相同比的数对中最小的一对,且它的大小两数分别测尽具有同比的大小两数,所得的次数相同,且前项测尽前项,后项测尽后项。
所以:d 测尽b (命题VII.21、VII.20) 。
同理,也可以证明,如果d 测不尽b ,那么它将测尽a ,于是:d 测尽a 或b 中的一个。
所以:如果两个数相乘得另一个数,一个质数测尽该乘积,那么它也测尽原始数中的一个。
证完
注解
这一命题陈述的是:如果p 是一个质数,那么只要p 能除尽两个数的乘积,那么它也能除尽其中的一个数。这实际上是质数的性质,即没有合数能具有这一性质,比如c 为一个合数,c 可以除尽它们的乘积,但不能除尽两个因素中的任意一个。
假定质数d 除尽乘积ab 。
这个证明形式是有趣的,欧几里得陈述如果d 除不尽a ,那么,d 也除不尽b ,类似地,如果d 除不尽b ,那么d 也除不尽a 。所以它两个都除不尽。
假定d 除不尽a ,那么,根据命题VII.29,d 与a 互质。设e 是数ab /d ;那么d ∶a =b ∶e 。根据命题VII.21,比率d ∶a 是最小数对,所以根据命题VII.20,d 除尽b 。这一命题应用在命题IX.14中。
命题VII.31
任意一个合数可被一个质数测尽。
设:a 为合数。
求证:a 被某个质数所测尽。
因为:a 是非质数,于是某个数b 测尽它(定义VII.13) 。
如果b 是质数,那么命题成立(定义VII.13) 。
如果b 是非质数,某个数测尽它。令:c 测尽它(定义VII.11、VII.13) 。
那么,因为c 测尽b ,b 又测尽a ,所以:c 也测尽a 。
如果c 是质数,那么成立;但如果它是非质数,有某个数测尽它。
于是,如果继续这样推理,那么某个质数将会被发现,它可以在它之前测尽该数,也测尽a 。
如果没有被发现,那么,数的无穷序列测尽a ,每一个小于另一个,这在数理上是不可能的。
所以:某个质数将被发现,它可以测尽它之前的一个,也测尽a 。
所以:任意一个合数可被一个质数所测尽。
证完
注解
欧几里得没有解释不可能有某个数除尽前一个数的无穷序列,他只简单地说那是不可能的。这一命题应用在下一命题及命题IX.13和IX.20中。
命题VII.32
任何一个数,要么是质数,要么能被某质数测尽。
设:a 为这个数。
求证:a 要么是质数,要么能被某个质数所测尽。
如果a 是质数,那么这一命题成立。
而如果它是非质数,那么某个质数将测尽它(命题VII.31) 。
所以:任何一个数,要么是质数,要么能被某质数所测尽。
证完
注解
因为有前一命题,实际上这一命题没有必要。
命题VII.33
已知几个数,可以找到与它们比值相等的最小数对。
设:a、b 和c 是给定的数,可以任意给出更多。
现在要求的是:找出与a、b、c 同比值的最小数。
a、b、c 要么是质数,要么不是。
如果a、b、c 是互质数,那么它们就是与它们有相等比值的最小数对(命题VII.21) 。
如果不是,令:d 为a、b 和c 的最大公约数,且d 分别测a、b、c 多少次就分别设在e、f、g 中多少个单位(命题VII.3) 。
于是:根据在d 的单位,e、f 和g 分别测尽a、b 和c 。所以:e、f 和g 测尽a、b 和c 有相同的次数。
所以:e、f 和g 与a、b 和c 有相等比值(命题VII.16、定义VII.20) 。
以下进一步说明:它们是最小比值。
如果e、f 和g 不是a、b 和c 的最小比值,那么:还存在与a、b、c 成比值的小于e、f 和g 的数,令其为h、k 和l 。
于是:h 测尽a 与k 和l 分别测尽b 和c 的比值相等。
令:在m 中有多个单位,等于h 测尽a 的次数。
所以:依照m 中的单位数,k、l 分别测尽b、c 。
又,因为依照m 中的单位数,h 测尽a 。
同理,m 也测尽a 。
分别根据在k 和l 中的单位,m 也测尽b 和c 。
于是:m 测尽a、b 和c 。
因为根据在m 中的单位,h 测尽a ,于是:h 与m 相乘得a 。同理:e 与d 相乘得a (定义VII.15) 。
所以:e 和d 的乘积等于h 和m 的乘积。所以:e 比h 等于m 比d (命题VII.19) 。
而e 大于h ,于是:m 也大于d ,且测尽a、b 和c 。这是不可能的,这一假设不成立。
所以:d 是a、b 和c 的最大公约数。
所以:不存在小于e、f 和g 的数与a、b 和c 有相等比值。所以:e、f 和g 是与a、b 和c 有相等比值的最小数。
所以:已知几个数,可以找到与它们比值相等的最小数对。
证完
注解
这是一个不平常的命题,它讨论三个数或三个数以上的混合比例及比率问题,即a ∶b ∶c =e ∶f ∶g 。欧几里得认为这一命题成立,因为e、f、g 可以分别测尽a、b、c 有相等的次数d ,根据命题的定义,即a ∶e =b ∶f =c ∶g 。
这一命题应用在下一命题以及从命题VIII.6开始的几个命题中。
命题VII.34
给定两个数,能找出它们能测尽的数中的最小数。
设:a 和b 是两个给定的数。
现在要求的是:找出它们能测尽的数中的最小数。
a 和b 要么是互质数,要么不是。
首先,令其为互质数,a 与b 相乘得c 。
那么b 与a 相乘得c ,于是:a 和b 测尽c 。
以下进一步说明:该数是能被a、b 测尽的最小数。
如果不是最小,那么:a 和b 将测尽某个数d 小于c 。
令:在e 中有多个单位,等于a 测尽d 的次数。在f 中有多个单位,其次数等于b 测尽d 的次数。
那么:a 乘e 得d ,b 乘f 得d 。
所以:a 与e 的乘积等于b 与f 的乘积。所以:a 比b 等于f 比e (定义VII.15、命题VII.19) 。
又,a 和b 是互质数,互质数是同比数对中最小的一对,所以:b 测尽e 等于后项测尽后项(命题VII.21、VII.20) 。
又因为:a 乘b、e 得c、d ,所以:b 比e 等于c 比d 。
而b 测尽e ,所以:c 也测尽d 。大者测尽小者,这是不可能的(命题VII.17) 。
所以:a 和b 测不尽小于c 的任何数。所以:c 是a、b 可测尽的最小数。
进一步,令:a 和b 不是互质数,f 和e 是与a 和b 有相等比值的最小数。
于是:a 和e 相乘等于b 和f 相乘(命题VII.33、VII.19) 。
a 与e 相乘构成c ,那么:b 与f 相乘构成c 。所以:a 和b 测尽c 。
以下进一步说明:它们也是可测尽的最小数。
如果不是,那么a 和b 测尽某个数d 小于c 。
令:在g 中有多个单位,等于a 测尽d 的次数,在h 中有多个单位,等于b 测尽d 的次数。那么:a 乘以g 构成d ,b 乘以h 构成d 。于是:a 与g 的乘积等于b 与h 的乘积。于是:a 比b 等于h 比g (命题VII.19) 。
又,a 比b 等于f 比e ,于是:f 比e 等于h 比g (命题V.11) 。
又,f 和e 是最小互质数,并且最小数对的大小两数分别测尽具有同比的大小两数,所得次数相同。于是:e 测尽g (命题VII.20) 。
又,因为a 乘以e、g 分别得到c 和d ,于是:e 比g 等于c 比d (命题VII.17) 。
又,e 测尽g ,于是c 也测尽d 。较大数测尽较小数,这是不可能的。
所以:a 和b 测不尽小于c 的任何数。
所以:c 是a 和b 可测尽的最小数。
所以:给定两个数,能找出它们能测尽的数中的最小数。
证完
注解
这一命题应用在命题VII.36、VIII.4中。
命题VII.35
如果两个数能测尽某数,那么被它们测尽的最小数也能测尽这个数。
设:两个数a 和b 测尽一个任意数CD ,e 是它们测尽的最小数。
求证:e 也测尽CD 。
假如e 测不尽CD 。
如果e 测不尽CD ,得DF ,余CF 小于它自身。
那么,因为a 和b 测尽e ,e 测尽DF ,于是:a 和b 也测尽DF 。
但它们也测尽整个CD 。于是:它们能测尽小于e 的余值CF 。这是不可能的。
所以:e 不可能测不尽CD 。
所以:它测尽CD 。
所以:如果两个数测尽某数,那么被它们测尽的最小数也测尽这个数。
证完
注解
假定:a 和b 除尽c 。设e 是最小公约数。假设:e 除不尽c 。那么:从c 中反复减去e 得c =ke +f 。这里余值f 小于e ,且k 是某数。因为:a 和b 皆除尽c 和e ,它们也除尽f ,并使f 为一个小于公约数e 的公约数,这是矛盾的。所以:最小的公约数也除尽c 。
这一命题应用在下一个命题及命题VIII.4中。
命题VII.36
给定三个数,可以找到被它们测尽的最小数。
设:a、b 和c 为给定的数。
现在要求的是:找出被这三个数测尽的最小数。
令:d 为a 和b 两个数测尽的最小数(命题VII.34) 。
那么:c 或者测尽d ,或者不。
首先,令c 测尽d 。
由于a 和b 也测尽d ,于是a、b 和c 测尽d 。
以下进一步说明:它也是被测尽数中的最小数。
如果不是,a、b 和c 测尽某个小于d 的数e 。
因为a、b 和c 测尽e ,于是:a、b 测尽e 。于是:a 和b 测尽的最小数也测尽e (命题VII.35) 。
又,d 是a 和b 测尽的最小数,于是:d 测尽e ,大测尽小,这是不可能的。
所以:d 是a、b 和c 测尽的最小数。
下一步,设c 测不尽d 。
令:e 为c 和d 测尽的最小数(命题VII.34) 。
那么,因为a 和b 测尽d ,d 测尽e ,于是:a 和b 也测尽e 。