Дано: две прямые a и b на плоскости. Сказано, что любая прямая, пересекающая a, также пересекает b. Нужно доказать, что a и b параллельны.
Пусть противное: пусть a и b не параллельны. Тогда они пересекаются в некоторой точке P.
- Так как a — это прямая, на ней бесконечно много точек. Выберем точку Q на a такую, что Q ≠ P.
- По Евклидовому постулату о параллельных прямых через точку не на другой прямой существует ровно одна прямая l, проходящая через Q и параллельная b.
- Так как Q ≠ P, точка Q не лежит на b (единственная общая точка прямых a и b — это P).
- Следовательно прямая l пересекает a в точке Q, но не пересекает b (она параллельна b).
Это противоречит данной гипотезе: любая прямая, пересекающая a, должна пересекать и b. Значит наше предположение, что a и b не параллельны, неверно. Следовательно a и b не пересекаются — они параллельны или совпадают.
Вывод:
- В стандартном понимании параллельными считаются разнесённые прямые, не пересекающиеся. В нашем доказательстве мы пришли к тому, что прямые не пересекаются, то есть они параллельны (или совпадают).
- Если требуется строгая параллельность как различие прямых, можно добавить уточнение: либо a и b параллельны и различны, либо они coincide (совпадают). В обычной формулировке часто принимают именно такое «поправочное» замечание: по условию они не могут пересекаться, значит либо паралельны, либо совпадают.
Кратко: из условия следует, что a и b не пересекаются; значит они параллельны (или совпадают).