设:PR 为其对角线。并作图。
因为面ACIF 、面FIKG 是中项面,并分别等于LP、PN 上的正方形,LP、PN 上的正方形也是中项面,所以:LP、PN 也是仅正方可公约的两中项线。
因为:AF、FG 的矩形等于EG 上的正方形,所以:AF 比EG 同于EG 比FG ,同时,AF 比EG 同于面ACIF 比面EHKG ,而EG 比FG 同于面EGKG 比面FIKG ,所以:EK 是AI 、FK 的比例中项(命题VI.17、VI.1、V.11) 。
又,面NTMP 也是面LRMP 、面NUOP 上的比例中项,而面ACIF 等于面LRMP ,同时面FIKG 等于面NUOP 。所以:面NTMP 也等于EK 。
而DH 等于EK ,LO 等于MN ,所以:总量DK 等于折尺形UVW 与面NUOP 之和。
那么,因为总量AK 等于LM、NO 之和,且DK 等于折尺形UVW 与面NUOP 之和,所以:余量ACBD 等于SRTU 。
又,正方形SRTU 等于LN 上的正方形,所以:LN 上的正方形等于面ACBD 。所以:LN 是与面ACBD 相等的正方形的边。
进一步说:LN 是一条第一中项余线。
因为面EHKG 是有理的,并等于面LSOP ,所以:面LSOP 即LP 与PN 构成的矩形,是有理的。
又,面NUOP 已经被证明是中项面,所以:面LSOP 与面NUOP 是不可公约的。
又,面LSOP 比面NUOP 同于LP 比PN ,所以:LP、PN 是长度不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
所以:LP、PN 是仅正方可公约的中项线,且构成一个有理矩形。所以:LN 是一条第一中项余线(命题X.74) 。
且,它是与面ACBD 相等的正方形的边。
所以:与面ACBD 相等的正方形的边是一条第一中项余线。
所以:如果一个面是由一条有理线段与一条第二余线构成的,那么,与该面相等的正方形的边是一条中项线的第一余线。
证完
注解
这一命题应用在命题X.109中。
命题X.93
如果一个面由一条有理线段和一条第三余线构成,那么,与该面相等的正方形的边是一条第二中项余线。
设:面ACBD 是由有理线AC 和第三余线AD 构成的。
求证:与面ACBD 相等的正方形的边是一条第二中项余线。
设:DG 是加在AD 上的加线段。那么:AG、GD 是仅正方可公约的有理线段,AG、GD 分别与给定的有理线段AC 不是长度可公约的。同时,AG 上的正方形大于加线DG 上的正方形,其差为一个与AG 可公约的线段上的正方形(定义X.7) 。
那么,因为AG 上的正方形大于GD 上的正方形,其差为一个与AG 可公约的线段上的正方形,所以:如果在AG 上作矩形,使之等于DG 上的正方形的四分之一,并缺少一个正方形,它分AG 为可公约的两个部分(命题X.17) 。
在E 点平分DG ,在AG 上作矩形,使之等于EG 上的正方形并缺少一个正方形,设其为AF、FG 构成的矩形。过点E、F、G 作EH、FI、GK 平行于AC 。
那么:AF、FG 是可公约的。所以:AI 与FK 也是可公约的(命题VI.1、X.11) 。
因为AF、FG 是长度可公约的,所以:AG 分别与线段AF、FG 是长度可公约的(命题X.15) 。
又,AG 是有理的,并与AC 是长度不可公约的,所以:AF、FG 也是有理的且与AC 是长度不可公约的(命题X.13) 。
所以:面ACIF 与面FIKG 是中项面(命题X.21) 。
又,因为DE 与EG 是长度可公约的,所以:DG 分别与线段DE、EG 是长度可公约的(命题X.15) 。
又,GD 是有理的,并与AC 在长度上不可公约,所以:线段DE、EG 也是有理的,并与AC 在长度上不可公约。所以:面DBHE 与面EHKG 构成的矩形是中项面(命题X.13、X.21) 。
因为AG、GD 是仅正方可公约的,所以:AG 与GD 是长度不可公约的。
又,AG 与AF 是长度可公约的,DG 与EG 也是长度可公约的。所以:AF 与EG 是长度不可公约的(命题X.13) 。
又,AF 比EG 同于面ACIF 比面EHKG ,所以:面ACIF 与EHKG 是不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
现在,作正方形LRMP 等于面ACIF ,又作正方形NUOP 等于FIKG 且它与LRMP 有公共∠LPM 。那么:面LRMP 和NUOP 在同一对角线上(命题VI.26) 。
设:PR 为其对角线,并作图。
那么,因为AF、FG 构成的矩形等于EG 上的正方形,所以:AF 比EG 同于EG 比FG (命题VI.17) 。
又,AF 比EG 同于面ACIF 比面EHKG ,EG 比FG 同于面EHKG 比面FIKG ,所以:面ACIF 比面EHKG 同于面EHKG 比面FIKG 。所以:面EHKG 是面ACIF 、面FIKG 的比例中项(命题VI.1、VI.11) 。
又,面MPNT 也是面LRMP、NUOP 上的正方形的比例中项,而面ACIF 等于面LRMP ,且面FIKG 等于面NUOP ,所以:面EHKG 也等于面MPNT 。
又,面MPNT 等于面LSOP ,且面EHKG 等于面DBHE ,所以:总量DBKG 也等于折尺形UVW 与面NUOP 的和。
又,面ACKG 等于面LRMP、NUOP 之和,所以:余值ACBD 等于面SRTU ,即LN 上的正方形,所以:LN 是与面ACBD 相等的正方形的边。
那么我说:LN 是一条第二中项线。
因为面ACIF、FIKG 已被证明为中项面,并分别等于LP、PN 上的正方形,所以:LP 和PN 上的正方形也是中项面,所以:LP 和PN 是中项线。
因为面ACIF 与FIKG 是可公约的,所以:LP 上的正方形与PN 上的正方形也是可公约的(命题VI.1、X.11) 。
又,因为已经证明,面ACIF 与EHKG 是不可公约的,所以:面LRMP 与NTMP 也是不可公约的,即LP 上的正方形与LP、PN 构成的矩形是不可公约的。于是:LP 与PN 也是长度不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
所以:LP、PN 是仅正方可公约的两中项线。
那么我说:它们也构成一个中项面。
因为面EHKG 已被证明为中项面,并等于LP、PN 构成的矩形,所以:LP 与PN 构成的矩形也是中项面。所以:LP、PN 是仅正方可公约的两中项线,并构成一个中项面。
所以:LN 是一条第二中项余线,并是面ACBD 的边(X.75)。
所以:与面ACBD 相等的正方形的边是一条第二中项余线。
所以:如果一个面由一条有理线和一条第三余线构成,那么,与该面相等的正方形的边是一条第二中项余线。
证完
注解
这一命题应用在命题X.110中。
命题X.94
如果一个面由一条有理线段与一条第四余线构成,那么,与该面相等的正方形的边是次线。
设:有理线段AC 与第四余线AD 构成面ACBD 。
求证:与面ACBD 相等的正方形的边是次线。
令DG 是加在AD 上的加线段,于是:AG、GD 是仅正方可公约的有理线段,AG 与给定的有理线段AC 是长度可公约的,且总线段AG 上的正方形大于加线段DG 上的正方形,其差为一个与AG 长度不可公约的线段上的正方形(定义X.14) 。
因为AG 上的正方形大于GD 上的正方形,其差为一个与AG 长度不可公约的线段上的正方形,如果在AG 上作矩形,使之等于DG 上的正方形的四分之一并缺少一个正方形,那么:它分AG 为不可公约的两段(命题X.18) 。
在E 点平分DG ,在AG 上作矩形,使之等于EG 上的正方形并缺少一个正方形,设其为AF、FG 构成的矩形,那么:AF 与FG 是长度不可公约的。
过E、F、G 点作EH、FI 、GK 平行于AC、BD 。
因为AG 是有理的,且与AC 是长度可公约的,所以:总线段AK 是有理的(命题X.19) 。
又,因为DG 与AC 是长度不可公约的,且它们皆是有理线段,所以:面DBKG 是中项面(命题X.21) 。
又,因为AF 与FG 是长度不可公约的,所以:面ACIF 与FIKG 是不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
现在,作正方形LRMP 等于正方形ACIF ,又作正方形NUOP 等于正方形FIKG 且它与正方形LRMP 有公共角∠LPM 。
所以:正方形LRMP、NUOP 上的正方形是在同一条对角线上。设它们的对角线为PR 。并作图(命题VI.26) 。
因为AF、FG 构成的矩形等于EG 上的正方形,所以:AF 比EG 同于EG 比FG (命题VI.17) 。
又,AF 比EG 同于面ACIF 比EHKG ,又EG 比FG 同于面EHKG 比FIKG ,所以:面EHKG 是ACIF、FIKG 的比例中项(命题VI.1、V.11) 。
又,面NTMP 也是面LRMP、NUOP 的比例中项,而面ACIF 等于面LRMP ,且面FIKG 等于NUOP ,所以:面EHKG 也等于面NTMP 。
又,面DBHE 等于面EHKG ,面LSOP 等于面MTNP ,所以:总量DBKG 等于折尺形UVW 与面NUOP 的和。
那么,因为总量ACK 扎腾G 等于LM、NO 之和,且DK 等于折尺形UVW 与正方形NO 之和,所以:余量AB 等于ST ,即LN 上的正方形。所以:LN 是与面AB 相等的正方形的边。
那么我说:LN 是被称为次线的无理线段。
因为面ACKG 是有理的,并等于LP、PN 上的正方形之和,所以:LP、PN 上的正方形之和是有理的。
又,因为面DBKG 是中项面,且面DBKG 等于LP、PN 构成的矩形的两倍,所以:LP、PN 构成的矩形的两倍是中项面。
又,因为面ACIF 已经被证明与面FIKG 是不可公约的,所以:LP 上的正方形与PN 上的正方形也是不可公约的。
所以:LP、PN 是正方不可公约的有理线段,且它们上的正方形之和是有理的,它们构成的矩形的二倍是中项面。
所以:LN 是被称为次线的有理线段,它也是与面ACBD 相等的正方形的边(命题X.76) 。
所以:与面ACBD 相等的正方形的边是次线。
所以:如果一个面由一条有理线段与一条第四余线构成,那么,与该面相等的正方形的边是次线。
证完
注解
这一命题应用在命题X.108中。也应用在命题XIII.11中。
命题X.95
如果一个面是由一条有理线段与一条第五余线构成,那么,与该面相等的正方形的边是一个中项面有理面差的边。
设:面AB 是由一条有理线段AC 与第五余线AD 构成的。
求证:与面AB 相等的正方形的边是一个中项面有理面差的边。
令DG 是AD 上的加线段,那么,AG、GD 是仅正方可公约的两有理线段,加线段GD 与给定的有理线段AC 是长度可公约的,总线AG 上的正方形大于加线段DG 上的正方形,其差为一个与AG 不可公约的线段上的正方形(定义X.15) 。
所以:如果在AG 上作矩形,使之等于DG 上的正方形的四分之一并缺少一个正方形,它分AG 为不可公约的两部分(命题X.18) 。
在E 点平分DG ,在AG 上作矩形,使之等于EG 上的正方形并缺少一个正方形,设其为AF、FG 构成的矩形,那么:AF 与FG 是长度不可公约的。
现在,因为AG 与CA 是长度不可公约的,且它们皆是有理的,所以:面ACKG 是中项面(命题X.21) 。
又,因为DG 是有理的,并与AC 是长度可公约的,所以:面DBKG 是有理的(命题X.19) 。
现在,作正方形LRMP 等于ACIF ,又作正方形NUOP 等于FIKG ,且它与面LRMP 有公共角∠LPM 。那么:面LRMP、NUOP 是在同一条对角线上。
设对角线为PR ,且作图(命题VI.26) 。
同样,我们可证明LN 是与面ACBD 相等的正方形的边。
那么我说:LN 是一个中项面有理面差的边。
因为面ACKG 已经被证明是个中项面,并等于LP、PN 上的正方形之和,所以:LP、PN 上的正方形之和是中项面。
又因为,面DBKG 是有理的,且等于LP、PN 构成的矩形的两倍,于是后者也是有理的。
又因为,面ACIF 与面FIKG 是不可公约的,所以,LP 上的正方形与PN 上的正方形也是不可公约的。所以,LP、PN 是正方不可公约的两条线段,且它们上的正方形的和是中项面,但由LP、PN 构成的矩形的两倍是有理的。
所以:余量LN 是被称为中项面有理面差的边的无理线段,它也是与面ACBD 相等的正方形的边(命题X.77) 。
所以:与面ACBD 相等的正方形的边是一个中项面有理面的差。
所以:如果一个面是由一条有理线段与一条第五余线构成,那么,与该面相等的正方形的边是一个中项面有理面的差的边。
证完
注解
这一命题应用在命题X.109中。
命题X.96
如果一个面由一条有理线段与一条第六余线构成,那么,与该面相等的正方形的边是两中项面差的边。
设:面ACBD 是由有理线段AC 与第六余线AD 构成的。
求证:与面ACBD 相等的正方形是一个两中项面差的边。
令DG 是AD 的加线段,那么:AG、GD 是仅正方可公约的两有理线段,它们与给定的有理线段AC 不是长度可公约的。
且,总线段AG 上的正方形大于加线段DG 上的正方形,其差为一个与AG 长度不可公约的线段上的正方形(定义X.16) 。
因为AG 上的正方形大于GD 上的正方形,其差为一个与AG 长度不可公约的线段上的正方形,所以:如果在AG 上作矩形,使之等于DG 上的正方形的四分之一并缺少一个正方形。那么:它分AG 为不可公约的两个部分(命题X.18) 。
在E 点平分DG ,在AG 上作矩形,使之等于EG 上的正方形并缺少一个正方形,设其为AF、FG 构成的矩形,那么:AF 与FG 是长度不可公约的。
而,AF 比FG 同于面ACIF 比面FIKG ,所以:面ACIF 与面FIKG 是不可公约的(命题X.11) 。
因为AG、AC 是仅正方可公约的两有理线段,所以:AK 是中项面,又因为:AC、DG 是长度不可公约的有理线段,面DBKG 也是中项面(命题X.21) 。
现在,因为AG 和GD 是仅正方可公约的,所以:AG 与GD 是长度不可公约的。
又AG 比GD 同于面ACKG 比DBKG ,所以:面ACKG 与面DBKG 是不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
现在,作正方形LRMP 等于ACIF ,又作正方形NUOP 等于FIKG ,并有公共角∠LPM ,那么:正方形LRMP、NUOP 有相同的对角线(命题VI.26) 。
令PR 为其对角线,并作图,那么,同样,我们也能证明LN 是与面ACBD 相等的正方形的边。
那么:LN 是一个两中项面之差的边。
因为面ACKG 已被证明是中项面,并等于LP、PN 上的正方形之和,所以:LP、PN 上的正方形之和是中项面。又,因为面DBKG 已被证明是中项面,并等于LP、PN 构成的矩形的两倍,所以:LP 与PN 构成的矩形的两倍也是中项面。
因为面ACKG 已被证明与DK 是不可公约的,所以:LP、PN 上的正方形之和也与LP、PN 构成的矩形的两倍是不可公约的。又,因为面ACIF 与FIKG 是不可公约的,所以:LP 上的正方形与PN 上的正方形也是不可公约的。
所以:LP、PN 是正方不可公约的线段,它们上的正方形之和是中项面,它们构成的矩形的两倍是中项面,进一步,它们上的正方形之和与它们构成的矩形的两倍也是不可公约的。
所以:LN 是被称为两中项面差的无理线段,它是与面AB 相等的正方形的边,所以:与面AB 相等的正方形的边是一个中项面与一个中项面之差(命题X.78) 。
所以:如果一个面由一条有理线段与一条第六余线构成,那么,与该面相等的正方形的边是两中项面之差的边。
证完
注解
这一命题应用在命题X.110中。
命题X.97
在有理线段上作一个矩形使它等于一个余线上的正方形,那么,其另一边是第一余线。
设:AB 是条余线,CD 是有理线段,在CD 上作矩形CDEF ,使之等于AB 上的正方形,CF 为宽。
那么我说:CF 是一条第一余线。
令BG 是AB 上的加线,那么:AG、GB 是仅正方可公约的有理线段(命题X.73) 。
在CD 上作矩形CDHK 等于AG 上的正方形,再作矩形KHLM ,使之等于BG 上的正方形。
那么,总量CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和,且正方形CDEF 等于AB 上的正方形,所以:余量FELM 等于AG、GB 构成的矩形的两倍(命题II.7) 。
在N 点平分FM 。过N 点作NO ,使之平行于CD ,那么:FO、LN 构成的矩形等于AG、GB 构成的矩形。
现在,因为AG、GB 上的正方形都是有理的,面DLMC 等于AG、GB 上的正方形之和,所以:面CDLM 是有理的。
又,面CDLM 是作在有理线段CD 上的,并以CM 为宽,所以:CM 是有理的,并与CD 长度可公约(命题X.20) 。
又,因为AG、GB 构成的矩形的两倍是中项面,且面FELM 等于AG、GB 构成的矩形的两倍,所以:面FELM 是中项面。
且它是作在有理线段CD 上的,并以FM 为宽,所以:FM 是有理的,并与CD 长度不可公约(命题X.22) 。
因为AG 和GB 上的正方形是有理的,同时AG、GB 构成的矩形的两倍是中项面,所以:AG、GB 上的正方形之和与AG、GB 构成的矩形的两倍是不可公约的。
又,面CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和,且面FELM 等于AG、GB 构成的矩形的两倍,所以:面CDLM 与面FELM 是不可公约的。
又,面CDLM 比面FELM 等于CM 比FM ,所以:CM 与FM 是长度不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
又,它们是有理的,所以:CM、MF 是仅正方可公约的有理线段。所以:CF 是一条余线(命题X.73) 。
我进一步说:它也是一条第一余线。
因为AG、GB 构成的矩形是AG、GB 上的正方形的比例中项,面CDHK 等于AG 上的正方形,正方形KHLM 等于BG 上的正方形,矩形NOLM 等于AG、BG 构成的矩形,所以:面NOLM 也是矩形CDHK 、正方形KHLM 的比例中项。所以:矩形CDHK 比矩形NOLM 同于矩形NOLM 比矩形KHLM 。
又,矩形CDHK 比矩形NOLM 同于CK 比NM ,矩形NOLM 比矩形KHLM 同于NM 比KM ,所以:CK、KM 构成的矩形等于NM 上的正方形,即是FM 上的正方形的四分之一(命题VI.1、VI.17) 。
因为AG 上的正方形与GB 上的正方形是正方可公约的,所以:矩形CDHK 与矩形KHLM 也是正方可公约的。
又,矩形CDHK 比矩形KHLM 同于CK 比KM ,所以:CK 与KM 是可公约的(命题VI.1、X.11) 。
因为:CM 和MF 是两条不等线段,在CM 上作CK、KM 构成的矩形,使之等于FM 上的正方形的四分之一且缺少一个正方形,同时CK 与KM 是可公约的。
所以:CM 上的正方形大于MF 上的正方形,其差为一个与CM 长度可公约的线段上的正方形(命题X.17) 。
又,CM 与给定的有理线段CD 是长度可公约的,所以:CF 是一条第一余线(定义X.12) 。
所以:在有理线段上作一个矩形使它等于一条余线上的正方形,那么,其另一边是第一余线。
证完
注解
这一命题应用在命题X.111中。也应用在命题XIII.6中。
命题X.98
在有理线段上作矩形等于第一中项余线上的正方形,那么其另一边是一条第二余线。
设:AB 是一条第一中项余线,且CD 是有理线段,在CD 上作矩形CDEF ,使之等于AB 上的正方形,CF 是另一边。
求证:CF 是一条第二余线。
令BG 是AB 的加线段,那么:AG、GB 是仅正方可公约的两中项线,它们构成一个有理矩形(命题X.74) 。
在CD 上作矩形CDHK 等于AG 上的正方形,CK 为另一边,再作矩形KHLM 等于GB 上的正方形,KM 为另一边。
所以:总量CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和。所以:面CDLM 也是中项面(命题X.15、命题X.23及其推论) 。
又,它也是作在一条有理线段CD 上的,并以CM 为宽,所以:CM 是有理的,并与CD 长度不可公约(命题X.22) 。
现在,因为总量CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和,且AB 上的正方形等于正方形CDEF ,所以:余下的AG、GB 构成的矩形的两倍等于矩形FELM (命题II.7) 。
又,AG、GB 构成的矩形的两倍是有理的,所以:矩形EFML 是有理的。
又,它也是作在有理线段FE 上的,并以FM 为另一边,所以:FM 是有理的,且与CD 也是长度可公约的(命题X.20) 。
现在,因为AG、GB 上的正方形之和,即面CDLM 是中项面,同时,AG、BG 构成的矩形的两倍,即矩形FELM ,是有理的,所以:面CDLM 与面FELM 是不可公约的。
又,矩形CDLM 比矩形FELM 同于CM 比FM ,所以:CM 与FM 是长度不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
又,它们皆是有理的,所以:CM 和MF 是仅正方可公约的有理线段,所以:CF 是一条余线(命题X.73) 。
进一步说:它也是一条第二余线。
在N 点分FM ,过N 作NO ,使之平行于CD ,那么:矩形FEON、NOLM 构成的矩形等于AG、GB 构成的矩形。
那么,因为AG 与GB 构成的矩形是AG、GB 上的正方形的比例中项,AG 上的正方形等于矩形CDHK ,AG、GB 构成的矩形等于矩形NOLM ,且BG 上的正方形等于正方形KHLM ,所以:矩形NOLM 也是矩形CDHK 、正方形KHLM 的比例中项,面CDHK 比矩形NOLM 同于矩形NOLM 比矩形KHLM 。
又,矩形CDHK 比矩形NOLM 同于CK 比NM ,而矩形NOLM 比矩形KHLM 同于NM 比MK ,所以:CK 比NM 同于NM 比KM ,CK、KM 构成的矩形等于NM 上的正方形,即FM 上的正方形的四分之一(命题VI.1、V.11、VI.17) 。
因为CM、MF 是两个不等线段,CK、KM 构成的矩形是作在大线段CM 上的,并等于MF 上的正方形的四分之一且缺少一个正方形,且分CM 为可公约的两段,所以:CM 上的正方形大于MF 上的正方形,其差为一个与CM 长度可公约的线段上的正方形(命题X.17) 。
又,加线FM 与给定的有理线段CD 是长度可公约的,所以:CF 是一条第二余线(定义X.12) 。
所以:在有理线段上作矩形等于第一中项余线上的正方形,那么其另一边是一条第二余线。
证完
注解
这一命题应用在命题X.111中。
命题X.99
作在一条有理线段上的矩形,等于第二中项余线上的正方形,那么另一条边是一条第三余线。
设:AB 是一条第二中项余线,CD 是有理线段,在CD 上作矩形CDEF 等于AB 上的正方形,CF 为另一边。
求证:CF 是一条第三余线。
令BG 是AB 的加线段,所以:AG、GB 是仅正方可公约的中项线,并构成一个矩形为中项面(命题X.75) 。
在CD 上作矩形CDHK 等于AG 上的正方形,CK 为另一边,在KH 上作矩形KHLM 等于BG 上的正方形,KM 为另一边,那么,总量CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和,所以:总量CDLM 也是中项面(命题X.15、命题X.23及其推论) 。
又,总量CDLM 是作在有理线段CD 上的,CM 为另一边,所以:CM 是有理的,并与CD 是长度不可公约的(命题X.22) 。
那么,总量CDLM 也等于AG、GB 上的正方形之和,且正方形CDEF 等于AB 上的正方形,所以:矩形FELM 等于AG、GB 构成的矩形的两倍(命题II.7) 。
在N 点平分FM ,作NO 平行于CD ,那么:矩形FEON、NOLM 分别等于AG、GB 构成的矩形。
又,AG、GB 构成的矩形是中项面,所以:面FELM 也是中项面。
又,它也是作在有理线段EF 上的,并以FM 为宽,所以:FM 也是有理的,且与CD 也是长度不可公约的(命题X.22) 。
因为AG、GB 是仅正方可公约的,所以:AG 与GB 是长度不可公约的,所以:AG 上的正方形与AG、GB 构成的矩形是不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
又,AG、GB 上的正方形之和与AG 上的正方形是可公约的,且AG、GB 构成的矩形的两倍与AG、GB 构成的矩形是可公约的,所以:AG、GB 上的正方形之和与AG、GB 构成的矩形的两倍是不可公约的(命题X.13) 。
又,矩形CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和,且矩形FELM 等于AG 与GB 构成的矩形的两倍,所以:矩形CDLM 与矩形FELM 也是不可公约的。
又,矩形CDLM 比矩形FELM 同于CM 比FM ,所以:CM、FM 是长度不可公约的(命题VI.1) 。
又,它们都是有理的,所以:CM、MF 是仅正方可公约的有理线段,所以:CF 是一条余线(命题X.73) 。
进一步说:它也是一条第三余线。
因为AG 上的正方形与GB 上的正方形是可公约的,所以:面CDHK 与面KHLM 也是可公约的,所以:CK 与KM 也是可公约的(命题VI.1、X.11) 。
因为AG、GB 构成的矩形是AG、GB 上的正方形的比例中项,面CDHK 等于AG 上的正方形,面KHLM 等于GB 上的正方形,面NOLM 等于AG 与GB 构成的矩形,所以:面NOLM 是面CDHK 、面KHLM 的比例中项,面CDHK 比面NOLM 同于面NOLM 比面KHLM 。
又,面CDHK 比面NOLM 同于CK 比NM ,面NOLM 比面KHLM 同于NM 比KM ,所以:CK 比MN 同于MN 比KM 。所以:CK、KM 构成的矩形等于MN 上的正方形,即FM 上的正方形的四分之一(命题VI.1、V.11) 。
又,因为CM、MF 是两条不等线段,且在CM 上作等于FM 上正方形的四分之一且缺少一正方形的矩形,且分CM 为可公约的两段,于是:CM 上的正方形大于MF 上的正方形,其差为一个与CM 可公约的线段上的正方形(命题X.17) 。
又,线段CM、MF 与给定的有理线段CD 长度不可公约,所以:CF 是一条第三余线。
所以:作在一条有理线段上的矩形,等于第二中项余线上的正方形,那么另一条边是一条第三余线(定义X.13) 。
证完
注解
这一命题应用在命题X.111中。
命题X.100
作在一条有理线段上的矩形等于次线上的正方形,则其另一边是第四余线。
设:AB 为一条次线,CD 为一条有理线段,在CD 上作矩形CDEF 等于AB 上的正方形,CF 为另一边。
求证:CF 是第四余线。
令BG 为AB 的加线段,那么:AG、GB 是正方不可公约的线段。
AG、GB 上的正方形之和是有理面,而AG、GB 构成的矩形的两倍是中项面(命题X.76) 。
在CD 上作矩形CDHK 等于AG 上的正方形,CK 为另一边,作矩形KHLM 等于BG 上的正方形,KM 为另一边,那么:总量CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和。
又,AG、GB 上的正方形之和是有理的,所以:CDLM 也是有理的。又,它也是作在有理线段CD 上的,CM 为另一边,所以:CM 也是有理的,并与CD 长度可公约(命题X.20) 。
因为总量CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和,且正方形CDEF 等于AB 上的正方形,所以:余量FELM 等于AG、GB 构成的矩形的两倍(命题II.7) 。
在N 点平分FM 。过N 点作NO ,使之平行于直线CD、ML ,那么:矩形FEON、NOLM 均等于AG、GB 构成的矩形。
又,因为AG、GB 构成的矩形的两倍是中项面,并等于矩形FELM ,所以:矩形FELM 也是中项面。又,它也是作在有理线段FE 上的,FM 为另一边,所以:FM 是有理的,并与CD 长度不可公约(命题X.22) 。
因为AG、GB 上的正方形之和是有理的,同时,AG、GB 构成的矩形的两倍是中项面,所以:AG、GB 上的正方形之和与AG、GB 构成的矩形的两倍是不可公约的。
又,矩形CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和,且矩形FELM 等于AG、GB 构成的矩形的两倍,所以:矩形CDLM 与矩形FELM 是不可公约的。
而矩形CDLM 比矩形FELM 同于CM 比MF ,所以:CM、MF 是长度不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
又,它们都是有理的,所以:CM、MF 是仅正方可公约的有理线段,所以:CF 是一条余线(命题X.73) 。
进一步说:它也是一条第四余线。
因为AG、GB 是正方不可公约的,所以:AG 上的正方形与GB 上的正方形也是不可公约的。
又,面CDHK 等于AG 上的正方形,面KHLM 等于GB 上的正方形,所以:面CDHK 与面KHLM 是不可公约的。
又,面CDHK 比面KHLM 同于CK 比KM ,所以:CK 与KM 是长度不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
因为AG、GB 构成的矩形是AG、GB 上的正方形的比例中项,AG 上的正方形等于面CDHK ,GB 上的正方形等于面KHLM ,AG、GB 构成的矩形等于矩形NOLM ,所以:矩形NOLM 是面CDHK 、面KHLM 的比例中项,所以:面CDHK 比面NOLM 同于面NOLM 比面KHLM 。
又,面CDHK 比面NOLM 同于CK 比NM ,而面NOLM 比面KHLM 同于NM 比KM ,所以:CK 比MN 同于MN 比KM (命题VI.1、V.11) 。
所以:CK、KM 构成的矩形等于MN 上的正方形,即等于FM 上的正方形的四分之一(命题VI.17) 。
因为CM、MF 是两条不等线段,CK、KM 构成的矩形是作在CM 上等于MF 上的正方形的四分之一且缺少一个正方形,它分CM 为不可公约的两段,所以:CM 上的正方形大于MF 上的正方形,其差为一个与CM 不可公约的线段上的正方形(命题X.18) 。
又,总线CM 与给定的有理线段CD 是长度可公约的,所以:CF 是一条第四余线(定义X.14) 。
所以:作在一条有理线段上的矩形等于次线上的正方形,则其另一边是第四余线。
证完
注解
这一命题应用在命题X.111中。
命题X.101
一条有理线段上作的矩形等于中项面有理面差的边上的正方形,那么,其另一边是一条第五余线。
设:线段AB 是一个中项面有理面差的边,CD 是一条有理线段,在CD 上作矩形CDEF 等于AB 上的正方形,CF 为另一边。
求证:CF 是一条第五余线。
令BG 是AB 上的加线段,那么:AG、GB 是正方不可公约的线段,它们上的正方形之和是中项面,且AG、GB 构成的矩形的两倍是有理面(命题X.77) 。
在CD 上作矩形CDHK 等于AG 上的正方形,作矩形KHLM 等于GB 上的正方形,那么:总量CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和。
又,AG、GB 上的正方形之和是中项面。
所以:面CDLM 是中项面。
又,它也是作在有理线段CD 上的,CM 为另一边,所以:CM 是有理的,且与CD 是不可公约的(命题X.22) 。
因为总量CDLM 等于AG、GB 上的正方形之和,其中,正方形CDEF 等于AB 上的正方形,所以:余量FELM 等于AG、GB 构成的矩形的两倍(命题II.7) 。
在N 点平分FM ,过N 点作NO 平行于CD、ML ,那么:矩形FEON、NOLM 均等于AG、GB 构成的矩形。
又,因为AG、GB 构成的矩形的两倍是有理的,并等于矩形FELM ,所以:矩形FELM 是有理的。
又,它也是作在有理线段EF 上的,FM 为另一边,所以:FM 是有理的,并与CD 是长度可公约的(命题X.20) 。
现在,因为面CDLM 是中项面,面FELM 是有理面,所以:面CDLM 与面FELM 是不可公约的。
又,面CDLM 比面FELM 同于CM 比MF ,所以:CM 与MF 是长度不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
又,它们皆是有理的,所以:CM、MF 是仅正方可公约的有理线段,所以:CF 是一条余线(命题X.73) 。
进一步说:它也是一条第五余线。
同样地,我们也能证明CK、KM 构成的矩形等于NM 上的正方形,即FM 上的正方形的四分之一。
又,因为AG 上的正方形与GB 上的正方形是不可公约的,同时,AG 上的正方形等于面CDHK ,GB 上的正方形等于面KHLM ,所以:面CDHK 与面KHLM 是不可公约的。
又,面CDHK 比面KHLM 同于CK 比KM ,所以:CK 与KM 是长度不可公约的(命题VI.1、X.11) 。
又,CM、MF 是两条不等线段,在CM 上作一个矩形等于FM 上的正方形的四分之一,并缺少一个正方形,它分CM 为不可公约的两段,所以:CM 上的正方形大于MF 上的正方形,其差为一条与CM 不可公约的线段上的正方形(命题X.18) 。
又,加线段FM 与给定的有理线段CD 是可公约的,所以:CF 是一条第五余线(定义X.15) 。
所以:一条有理线段上作的矩形,等于中项面有理面差的边上的正方形,那么,其另一边是一条第五余线。