Studiekompasset.dkKlasse: STX 3.g · Fag: SRP, Historie A, Matematik A
1
1
På figuren ses, trekanter tegnet i et hyperbolsk-plan
STX 3.g
STX 3.g
3.V Rungsted Gymnasium
Abstract
This assignment looks at the development of historical geometry, and the different
kinds of geometry, we have seen through time. From the ancient time, there was
only one dominating geometry called “Euclidian”. There have been different views
on the geometrical space since then, and one of the most dominating views from
the 18th century, was the one Kant had laid out in his work. Later Saccheri tried to
prove that the “Euclidian geometry” was correct, but he never succeeded. Gauss
wrote letters in which he argued that there could be another geometry than the
Euclidian, and that Kant’s view on space was incorrect. Some of these letters will
be analysed and discussed using the historical method. Through this discussion, it
became clear that there is a logical possibility that another geometry than the
Euclidian exits.
Additionally the “Hyperbolic geometry” will be analysed (a non-Euclidian
geometry). Furthermore, the assignment will also look into where we use non-
Euclidian geometry today.
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 1 of 29
Indholdsfortegnelse
Indledning 2
Geometriens historie op til 1700 tallet. 2
Geometrien I 1700-tallet 3
Euklids elementer 3
Postulater/aksiomer 4
Filosofisk erkendelsesteori i oplysningstiden 6
Immanuel Kants erkendelsesteori og opfattelse af rummet 8
Saccheris firkant, og dens indvirkning på forståelsen af parallelpostulatet 10
Sætning I 11
Sætning II 11
Saccheris firkant 12
Sætning VIII 13
Sætning IX 14
Sætning XI-XII 14
Sætning XIII 15
Sætning XVII 15
Sætning XXXII 16
Kan man have en ikke-euklidisk geometri? 17
Hyperbolsk geometri 20
Den hyperbolske flade 20
Linjer på en hyperbolsk flade 21
Kongruente trekanter i hyperbolsk geometri 22
Vurdering af den s betydning 23
Konklusion 25
Litteraturliste 27
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 2 of 29
Indledning
Denne opgave vil redegøre for den type geometri som eksisterede i 1700 tallet, samt
hvilke erkendelses teorietiske tanker som var gældende i samme periode. Jeg vil her
især fokusere på Kant og hans betragtninger. Dernæst gennemgås Saccheris forsøg
på at bevise, at der kun findes den euklidiske geometri, samt udpege, hvorfor hans
konklusioner er forkerte. Efter dette vil jeg diskutere, om det overhovedet er muligt at
forestille sig andre geometrier end den euklidiske, samt redegøre for en af de
geometrier som man kommer frem til, hvis man antager, at det er muligt. Slutteligt vil
jeg vurdere betydningen af sådan en geometri.
Geometriens historie op til 1700 tallet.
Geometri
2
er en af de ældste matematiske videnskaber, man kender. De første tegn
på en udvikling af geometri stammer fra det gamle Babylon, hvor man brugte sin
viden om geometri inden for astronomien. Mesopotansk eller Babylonsk matematik
gjorde Babylonierne i stand til bl.a. at kunne løse andengradsligninger med deres
geometri. Den babylonske civilisation udviklede sig domminerende år
f.kr. og udviklede en hel stand af skrivere eller matematikere, der med deres kunnen
var med til at definere Babylons episke bidrag til historien. De hængende haver har,
selvom deres eksistens i dag er diskuteret, krævet høj ingeniørkunst at anlægge,
ligesom det er fristende, at drage paralleller fra babelstårnet og folkenes fælles sprog
til matematikken, som netop er et fælles sprog for alle.
Senere udviklede de gamle ægyptere også deres geometri. De havde et mere praktisk
formål med den, da de brugte den til at opmåle jorden omkring Nilen. Det sikrede
blandt andet, at alle efter en oversvømmelse fik det areal, som tilhørte dem.
3
De brugte
også deres geometriske viden, da de skulle bygge pyramiderne. Her gjorde de brug
af ”cosinus”, til at regne vinklerne ud i selve pyramiden
4
, så den fik de rigtige forhold
mellem siderne og højden. Ægypterne anvendte tilnærmede geometriske værdier,
2
Ordet stammer fra græsk, og betyder ”jord”-”måling”. Selve geometrien arbejder med figurers
størrelse, form og forhold til hinanden
3
Forelæsning over Matematik Historie, side 8 (bog 10)
4
Forelæsning over Matematik Historie, side 11 (bog 10)
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 3 of 29
men opnåede alligevel nøjagtighed på deres konstruktioner i pyramiderne, der var
forbløffende med en fejlmargen på under 1 %.
Senere begyndte grækerne at udvikle geometri, stærkt inspireret af både Ægypten
og Babylon. De startede også med den praktiske tilgang til geometrien, men
udviklede den efterhånden i en mere teoretisk retning. Et af de krav, de havde til
deres beviser af geometri var, udover at den skulle være bygget efter den
aksiomatiske deduktive metode, at figurerne skulle kunne tegnes med passer og
lineal
5
.
Efter grækernes udvikling, af geometrien skete der ikke meget inden for grundlaget
som geometrien var bygget på de næste ca. 2000 år. Det var først i starten af 1800-
tallet, man udviklede en ”ny geometri”, som markant adskilte sig fra den græske, og
denne ændrede markant den måde man anskuede det geometriske rum på.
Geometrien I 1700-tallet
Euklids elementer
I 1700-tallet var der kun en overordnet geometri, altså en geometri som byggede på
de samme grundlæggende aksiomer
6
. Denne geometri kaldes ”Euklidsk geometri”,
efter den græske matematiker Euklid, som levede ca. 300 år før vor tidsregning i
Alexandria
7
. Grunden til, at man kalder ham græker, selvom han boede i det
nuværende Ægypten, er, at på dette tidspunkt hører Ægypten ind under det græske
verden, det vil sige den del af verden, hvor den græske kultur er dominerende.
Alexandria blev grundlagt af Alexander den store, hvilket gør det til en græsk by.
Man ved ikke særligt meget om Euklid, ud over de værker som han har skrevet, eller
som man er kommet frem til han har skrevet. Den mest brugte kilde, man har om
Euklid, er skrevet af Proclus
8
(levede fra 410-485 efter Kristus). Denne kilde blev
skrevet som kommentarer til den første bog og anden bog i Euklids hovedværk
”Elementerne”. Da man kun har denne kilde til Euklids liv, er det svært med
sikkerhed at vide noget om ham og hans gerninger. Man kan ikke sikkert fastslå,
5
http://global.britannica.com/EBchecked/topic/194901/Euclidean-geometry
6
Aksiom er en grundsætning, som er logisk indlysende, og derfor ikke behøves et bevis, disse bygger
man matematikken på. Heraf navnet den axiomatiske-deduktive metode
7
Forelæsning over Matematik Historie 1, side 23 (bog 10)
8
Euclid The Thirteen Books of The Elements, side 19 (bog 1)
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 4 of 29
hvornår han levede, eller hvilke værker han ellers har skrevet. Dog er man ret sikker
på, at han skrev Elementerne”, og et andet værk som kaldes ”Data”. Et andet
kildekritisk problem med Euklids elementer er, at vi ikke har adgang til original
versionen længere. Den ældste version vi har tilgængelig er fra år 888
9
. Det betyder,
at den er over 1000 år nyere end den originale. Det store problem med dette er, at
når man skulle lave en kopi i oldtiden, skulle man skrive hele teksten om i hånden,
hvilket har ført til en del fejl eller ændringer undervejs. Der har også været forskellige
kopirister, eller oversættere, som har tilført/ændret noget i teksten, som det siden
kan være vanskeligt at adskille fra den originale udlægning. Vores nuværende
version stammer fra
10
, hvor man har sammenlignet forskellige tidligere
oversættelser og kopier. Dermed er man kommet frem til en version, som
nogenlunde passer til den originale. Det er i øvrigt ikke et enestående problem for
overlevering af gamle skrifter, der alene knytter sig til matematikken eller filosofien.
Biblen er vel det mest berømte (og formentlig også mest fortrængte) eksempel på
hvordan forskellige oversættere og dem, der har bestilt oversættelserne har tilføjet,
ændret eller misforstået tekster.
”Elementerne” er det værk, som danner grundlaget for geometrien helt op til 1800-
tallet. Op til slutningen af 1800-tallet blev det stadig brugt som undervisnings bog i
geometri visse steder.
Elementerne er en samling af den grundlæggende geometri, som man kendte til i
antikkens Grækenland. Det skal pointeres, at det ikke er det første af denne type
værker fra Grækenland, det er dog det eneste værk, som vi har bevaret, thi de andre
er gået tabt, da Euklids Elementer næsten var komplet, set med datidens øjne.
Værket er også et skoleeksempel i den axiomatiske-deduktive metode. Med
aksiomatisk-deduktiv metode forstås, at man tager udgangspunkt i nogle få
selvindlysende sandheder og derefter bruger logikken til at komme videre – eller
deducere sig frem til resultatet.
¨
9
Euclid The Thirteen Books of The Elements, side 47 (bog 1)
10
Euclid The Thirteen Books of The Elements, side vii. (bog 1) Den græske version af Euklids
Elementer er samlet af den danske filolog Ludvig Heiberg
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 5 of 29
Postulater/aksiomer
Euklid starter med at definere de forskellige matematiske objekter og begreber,
f.eks. i hans første definition ”Et Punkt er det, som ikke deles”.
11
Efter det, går han videre til selve aksiomerne. Disse deler han op i to: Postulater
(matematiske axiomer) og almindelige
begreber (almen gyldige axiomer). Denne
opdeling stammer fra Aristoteles
12
, men i dag
er vi gået over til at kalde dem begge axiomer,
et eksempel er hans femte postulat; ”At når en
ret linje skærer to rette Linier, og de indvendige
Vinkler paa samme Side, ere mindre end to
rette, saa mødes de to Liner, når de forlænges ubegrænset, paa den Side, hvor de
to Vinkler ligge, der ere mindre end to rette”. Dette postulat ses tegnet på Figur 1.
Her efter, går han i gang med at bevise de matematiske sætninger, som han
dedukterer ud fra hans definitioner og axiomer.
I bog 1, er der 48 sætninger, på Figur 2 ses
det
13
, hvordan de indbyrdes bruges til at bevise
hinanden. Hvis vi kigger på sætning 47, som er
beviset for pythagoras lærersætning, kan vi se
at for at bevise denne, gjorde han direkter brug
af sætning 46, 41, 14 og 4. Hvis vi går videre
fra sætning 14, ser vi at denne bygger på
sætning 13, som bygger på sætning 11, som
igen på sætning 8, 3 og 1.
I selve værket kommer han rundt om trigeometri, geometrisk algebra, de platoniske
legemer, forholdslæren, hvordan man indskriver en cirkel i forskellige figurer og
11
Euklids Elementer I-II, side 1 (bog 2)
12
Euclid The Thirteen Books of The Elements, side 117. Værket hvor Aristoteles redegør for dette,
hedder Posterior Analytics. (bog 1)
13
Sætning 48 er ikke med på denne model.
Figur 2: Her ses hvordan de forskellige
sætninger i Euklids Elementer bruges til at
bevise hinanden
Figur 1: Illustration Euklids femte postulat
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 6 of 29
hvordan man omskriver en cirkel med forskellige figurer. I alt skrev han 13 bøger i
dette værk.
14
Som sagt er det stadig dette værk, som er grundlaget for geometrien i 1700-tallet.
Dog er der kommet nogle ændringer, for det meste i formuleringer af aksiomerne og
definitionerne, eller man har fundet en nemmere måde, at bevise en sætning på. En
af de vigtigste ændringer, både for denne opgaves mål, og geometrien generelt, er
udskiftningen af det forvirrende femte postulat, til Playfairs aksiom: ”In a plane, given
a line and a point not on it, at most one line parallel to the given line can be drawn
through the point. ”
15
På figur 3 kan man se hvordan situationen bliver tegnet. Dette
aksiom er ens betydende med Euklids femte postulat, thi udfaldet af dem er ens, de
afviger kun fra hinanden i formuleringen. De betyder nemlig begge, at man godt kan
have parallelle linjer, dog at man kun kan have en som går gennem et givent punkt.
Sætningen er forsøgt eftervist – det er faktisk en geometrisk sætning og ikke et
aksiom, da den ikke er en selvindlysende sandhed. Mange har forsøgt at bevise den
ved at deduktere sig frem til den, dog uden at det lykkes.
Filosofisk erkendelsesteori i oplysningstiden
Oplysningstiden var en tidsperiode i europæisk historie, som gik fra ca. 1600 til ca
1800. Som navnet angiver, var det en periode, hvor man forsøgte at oplyse
befolkningen, og vigtigst af alt at adskille videnskaben fra religionen. Oplysningstiden
bygger videre på det fundament, som blev opbygget i renæssancen, hvor man
14
Når jeg fremover henviser til sætninger fra dette værk, gør jeg således” Euklid ”romertal for bog
nummer”-”arabisktal for sætningsnummer”
15
http://en.wikipedia.org/wiki/Playfair's_axiom
Figur 3: Illustration af Playfairs aksiom
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 7 of 29
havde genfundet de antikke græske og romerske tænkere, som kirken havde gjort
op med gennem middelalderen.
Inden for filosofien, i oplysningstiden, var der to store hovedretninger Empiristerne
og rationalisterne.
16
De adskiller sig fra hinanden på to hovedpunkter. Den første er
deres geografiske tilhørested, empiristerne kom fra England, hvorimod
rationalisterne kom fra det kontinentale Europa, hovedsaligt Frankrig.
Det andet, og væsentligt vigtigere punkt, de adskiller sig fra hinanden på, er deres
syn på erkendelse og hvad vi kan vide noget om. Et klassisk eksempel på en
”rationel” tankegang er den, som Descartes giver udtryk for i hans værk ”
Meditationer”. Herfra stammer det berømte citat ”Cogito, ergo sum”
17
. Dette er ifølge
Descartes, det eneste vi kan være sikre på. Vi kan ikke være sikre på, om det uden
om os eksisterer.
18
Dette er det grundlæggende princip for rationalismen, dog har de
forskellige filosofer forskellige holdninger til, hvor sikker man kan være på det, som
eksisterer uden for ens eget jeg. De mener, at viden skal være a priori
19
, altså
komme fra fornuften.
Empiristerne mener der imod, at man sagtens kan stole på ens sanser og de skaber
teorier ud fra disse. De mener også, at fornuften ikke skal bruges til erfaring og
erkendelse, men at det er sansernes job. Derfor mener de, at viden skal fås a
posteriori
20
, altså via sanserne.
Descartes mener, at alle mennesker er født med en vis viden, som de finder i deres
sjæl, i løbet af deres liv, hvorimod de fleste empiristiske filosofer mener, at vi bliver
født ”blanke”
21
, og tilegner os viden gennem sanserne.
Selvom forskellen på deres erkendelse er stor, er begge parter dog enige om, at
Euklidsk geometri og rum er gældende. Empiristerne ville ikke kunne forestille sig
mere end en type rum, for man kan kun erkende et type rum via sin erfaring, og det
er det rum, som man lever i.
16
Det filosofiske blik, side 214 (bog 9)
17
På dansk ”Jeg tænker, ergo er jeg”
18
Det filosofiske blik, side 218 (bog 9)
19
Kommer fra latin og betyder ” fra det tidligere”.
http://ordnet.dk/ddo/ordbog?entry_id=&query=apriorisk
20
Kommer også fra latin og betyder ”fra det senere”
http://www.denstoredanske.dk/Sprog,_religion_og_filosofi/Filosofi/Filosofiske_begreber_og_fagudtryk/
a_posteriori
21
Den engelske filosof John Locke, var den første til at komme med denne tese.
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 8 of 29
Der er imidlertid filosofer, som tager synspunkter fra begge skoler, dog med
vægtning mod en af dem. En af de få, som ikke kan sættes i den ene eller den
anden skole er Immanuel Kant.
Immanuel Kants erkendelsesteori og opfattelse af rummet
Kant er en af de sidste filosofer i oplysningstiden
22
. Han boede i Köningsberg i det
gamle Østpreussen
23
. Ud over sit filosofiske arbejde var han mest kendt for sin
ekstrem strukturerede hverdag. Han gjorde de samme ting hver dag, og til præcist
samme tidspunkt.
Det revolutionerende ved hans filosofi var, hans sammenblanding af rationalisme og
empirisme. I sit erkendelsesteoretiske hoved værk ”Kritik der reinen Vernuft
24
”
redegør han for dette.
Ordet kritik refererer til, at han undersøger de betingelser, som vi har for at erkende.
Bogen findes i en A udgave (den først udgivet i 1881) og i en B udgave (udgivet i
1787), de to udgaver bliver dog i dag udgivet i samme værk. De havde forskellige
forord, og allerede i forordet kommer han med nogle interessante filosofiske
bemærkninger om matematikken og erkendelse generelt. Det Kant gør, allerede i
indledningen til udgave A, er, at han indfører to former for domme, som stammer fra
filosoffen David Hume
25
; ”syntetiske og analytiske domme”
26
.
Analytiske domme er sætninger, hvor omsagnsleddet er indeholdt i selve subjektet,
f.eks. ”Alle cirkler er runde”. Det er en del af en cirkels definition, at den er rund.
Disse analytiske er dermed også a priori, da de kun bygger på fornuften. De
syntetiske domme, er domme, hvor det ikke ligger i ordene, at de er sande, derfor
bliver man nødt til at indsamle data for at kunne bekræfte dem. Dermed er de for det
meste også a posterioriske.
Det nyskabende ved Kant er, at han mener, der findes syntetisk a priori domme.
Altså domme som både bygger på fornuft (a priori) og på erfaring (a posteriori).
22
Nogle mener sågar den sidste
23
Byen hedder nu Kalingrad og ligger i Rusland.
24
Titlen kan oversættes til dansk på to måder pga af den tyske genitiv konstruktion. Enten ”Kritik af
den rene fornuft” eller ”Den rene fornufts kritik”
25
Engelsk empirist
26
Kritik af den rene fornuft, side 43-47 (bog 3)
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 9 of 29
Dette er et eksempel på hans forsøg på at blande rationalisme og empirisme
sammen.
”Alle matematiske domme er syntetiske” skriver Kant i indledning til udgave B
27
. Dog
mener han stadig, at matematiske beviser er a priori. Et eksempel, han selv kommer
med, er sætningen 
28
Det eneste som summen af 7 og 5 angiver, er at de to tal bliver til et samlet tal. Det
ligger ikke i begrebet 7+5, at det skal give 12. For at finde ud af at 5+7 giver 12,
bliver man ifølge Kant nød til at bruge sin erfaring, eller som han selv formulerer det
”gå hinsides begrebet”. F.eks. kan man være ude og købe ind, og køber man 5 liter
mælk, samtidigt har man 7 liter mælk derhjemme. Man kan først være 100 % sikker
på, at man har 12 liter mælk, når man kommer hjem og tæller antallet af mælk i
køleskabet sammen med antallet af mælk, man lige har købt.
Lige såvel ligger det heller ikke i begrebet om den rette linje, at den er den korteste
afstand mellem to punkter, thi dette har du fundet ud af via din erfaring
29
. I samme
afsnit som dette redegør han også for, at naturvidenskaben indeholder syntetiske a
prior sætninger, og det samme gør metafysikken. Hele formålet med værket ”Kritik
der reinen Vernuft” er at sammenblande den empiriske og den rationelle metafysik.
Derfor er det også vigtigt for Kant, at de syntetiske a priori domme findes, for hvis
disse ikke findes, så bliver værket ligegyldigt.
En anden ting Kant skriver om, som er relevant i forhold til geometri, er hans
definition af rummet
30
. Rummet deles op i fire dele:
1. Det er ikke empirisk, vi bliver nød til at have en forståelse for rummet for at
kunne anskue det.
2. For at et fænomen skal ske, bliver det nød til at ske i et rum, det giver ingen
mening at snakke om fænomener, som ikke sker nogle steder.
3. Man kan kun forestille sig ét rum
31
.
4. Rummet består af en uendelig mængde forestillinger, derfor kan man ikke
forsimple det til et begreb.
27
Kritik af den rene fornuft, side 55 (bog 3)
28
Kritik af den rene fornuft side 55-56 (bog 3)
29
Kritik af den rene fornuft, side 56 (bog 3)
30
Kritik af den rene fornuft, side 65-69 (bog 3)
31
I Kants tilfælde det euklidiske rum
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 10 of 29
Dette medfører alt sammen for Kant, at man kun kan forestille sig en geometri,
nemlig den euklidiske, thi hvis man skulle have andre geometrier end denne, ville
man også være nødsaget til at have et andet rum. Ifølge Kant kan vi ikke erfare
begreberne rum og tid. Rummet er ikke et erfaringsobjekt, men rummet er en
betingelse for, at vi kan iagttage objekter omkring os. Vi kan ikke erfare en ting
(objekter) uden at erfare den et eller andet sted i rummet i forhold til andre ting. Man
kan forestille sig, at alle genstande er væk, men man kan ikke forestille sig, at
rummet er væk, netop fordi rummet grundlæggende er en a priori opfattelse, altså en
betingelse for at tale om ting. Der er nogle som mener, at Kants filosofi som
omhandler geometrien, var et forsvar for den Euklidiske geometri. For Kant måde at
anskue verden på, ville ikke holde vand, hvis det viste sig, at den Euklidiske
geometri ikke var den eneste gældende. Dette vil betyde, at hele Kants teori om
rummet måtte omskrives, og i sidste ende forårsager, at geometrien ikke er en
syntetisk a priori videnskab.
Saccheris firkant, og dens indvirkning på forståelsen af parallelpostulatet
32
Lige siden Euklids ”Elementer” udkom for første gang, har der været store
diskussioner omkring, hvor vidt at hans femte postulat faktisk var et aksiom og ikke
et bevis i sig selv. En af de utallige som arbejdede med det, var italieneren Gerolamo
Saccheri.
Saccheri var matematiker og filosof, som i det meste af sit liv arbejdede på
universitetet i Pavia. I 1733 udgav han værket ”Euclides ab omni naevo vindicatus”
33
.
Som titlen antyder, prøver han at få de sidste ting gjort perfekte ved Euklid i dette
værk, især problematikken omkring det femte postulat.
I starten af bogen beviser han nogle sætninger via de aksiomer, som Euklid
opstillede, dog uden at bruge det femte postulat.
32
Alle beviserne i de efterfølgende afsnit, er tager fra Euclides Vindicatus (bog 8).
33
På dansk ”Euklid fri for alle skavanker”
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 11 of 29
Sætning I
I sætning I (Figur 4) viser han, at hvis de to lige
lange linjer AC og BD, står på linje stykket AB, så
vinkel CAB = DBA, så vil vinklerne ACD og BDC
også være lige store. Han starter med at forbinde
AD og CB, så vi får to trekanter: CAB og DBA. Da
de to trekanter har linjen AB fælles og CA = BD
gælder Euklid I-4
34
. Derfor er grundlinjerne CB og
AD lige store. Vi kigger nu på trekanterne ACD og BDC fra samme figur. Da AC og
BD lige store, og da CD er fælles, mens deres grundlinjer er lige store gælder Euklid
I-8
35
, vil vinklerne ACD og CDB være lige store, da de indesluttes af de lige store
linjer.
Q.E.D
Sætning II
Vi kigger igen på firkant ACDB (Figur 5). Vi halverer
linjerne AB og CD ved punkterne M og H. Saccheri
siger nu, at vinklerne ved M og H vil være rette. Vi
forbinder AH, BH, CM og DB. Da vinklerne ved A og
B er lige store, så gælder det ifølge sætning I, at
vinklerne ved C og D er lige store. Vi kigger nu på
de to dannede trekanter CAM og DBM, da AM, BM
og AC, BD er lige store gælder det ifølge Euklid I-4, at grundlinjerne CM og DM er
lige store, og det samme gælder for trekanterne ACH, BDH og deres grundlinjer AH
og BH.
Vi sammenligner nu trekanterne CHM og DHM. Da CH=DH og MH er fælles, gælder
det ifølge Euklid I-8, at vinkel CHM og DHM er lige store, men da linjen CD er ret, så
skal vinklerne tilsammen være 180 grader, hvilket resulterer i at de begge skal være
34
Naar to trekanter have to Sider parvis ligestore og de Vinkler, der indesluttes af de ligestore rette
Linier, altsaa ville de også have Grundlinierne ligestore, og Trekanterne ville være ligestore, og de
øvrige Vinkler, overfor hvilke de ligestore Sider ligge, ville være parvis ligstore.
35
Naar to Trekanter have to Sider parvis ligestore og tillige Grundlinierne ligestore, saa ville de ogsaa
have de Vinkler ligestore, som indesluttets af de ligestore linjer.
Figur 4: Illustration til bevis af Sætning I
Figur 5: Illustration af beviset for
sætning II
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 12 of 29
90 grader. Det samme gælder for trekanterne AMH og BMH, og derfor er vinklerne
ved M også lig med 90 grader.
Q.E.D
Saccheris firkant
Han opskriver nu tre hypoteser ud fra Playfair’s aksiom(vi kalder det originale aksiom
for A1 fremover): ”In a plane, given a line and a point not on it, no line parallel to the
given line can be drawn through the point (fremover A2).”
36
eller ”In a plane, given a
line and a point not on it, more than one line parallel to the given line can be drawn
through the point (fremover A3).”
37
Han vil nu vise, at A2 og A3 er falske, og at det er
det oprindelige, som er gældende. Han beviser dette, ved først at tegne en firkant
ABCD med to linje stykker CA og DB, som begge står vinkelret på firkantens base
AB. Han får hermed disse tre tilfælde, når vinkel C=vinkel D
38
:
Som vi kan se, giver det tre vidt forskellige vinklesumme for firkanten, de tre firkanter
kaldes dog alle Saccheris firkant. Den, hvor vinklesummen er 360 grader, tilhører det
originale aksiom. Den hvor vinklesummen er > 360 passer sammen med A2, hvor
man kan have flere linjer parallelle gennem sammen punkt, til en given linje, og den
hvor vinklesummen er < 360 passer til A3, altså den hvor man ikke kan have
parallelle linjer. Selvom man ikke kan se det på Figur 6, thi de er tegnet i et euklidisk
plan, så er linje stykket CD større i A1 end linje stykket CD i A2, og mindre end
linjestykket CD i A3.
Han nu går efter at vise, at A2 og A3 ikke er gældende, da de er selvmodsigende.
Hvis disse ikke gælder, har han også vist, at man kun kan bygge en meningsfuld
36
Ergo kan man ikke have nogle parallelle linjer
37
Ergo kan man godt have mere end en linje gennem et givent punkt, som er parallelle til en given
linje
38
Måden hvor på han tegner disse tre tilfælde er lang og indviklet, derfor er den udeladt.
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 13 of 29
geometri på A1, og at dette aksiom dermed også må være sandt. Denne form for
matematisk bevisførelse kaldes også for ”reductio ad absurdum. ”
Det interessante ved hans arbejde er, at han faktisk mislykkes med sin mission, han
er dog ikke selv klar over dette. Dette skyldes, at hans argumenter for hvorfor A2 og
A3 ikke gælder, enten bygger på en misforståelse af det geometriske rum, eller at
han slet ikke kommer med et rigtigt argument.
Sætning VIII
I sætning VIII går han i gang med at bevise at A2 og A3 er falske. Han starter med
den retvinklede trekant ABD. Her er B den rette vinkel. Det første, vi gør, er at
forlænge linjestykke DA til et punkt X. Ved punktet A, tegner vi linje stykket HAC
ortogonal til linjestykket AB, hvor punktet H ligger i vinkle XAB. Situationen ses på
Figur 7.
Han kommer nu med 3 hypoteser om den udvendige
vinkel XAHs forhold til den indvendige vinkel ADB.
  for A1,   for A2 og
  for A3.
Han antager først, at AC har sammen længde som
BD, og vi forbinder CD, så vi danner en Saccheris
firkant med punkterne ABCD. Hvis A1 gælder, så vil
linjestykket CD være lig med linjestykket AB. Derfor vil
vinkel ADB være ligeså stor som vinkel DAC pga. af
Euklid I-8, hvilket så medføre at vinkel ADB= vinkel XAH, da Euklid I-15
39
er
gældende. Dette var, hvad der skulle bevises.
Hvis vi antager, at A2 gælder, så vil linjestykket CD være mindre en linjestykket AB.
Efter Euklid I-15 er vinkel DAC stadig lig med vinkel XAH, men vinkelene DAC og
XAH vil være mindre end vinkel ADB efter Euklid I-25
40
, da linjestykket CD er mindre
end linjestykket AB. Ergo er vinkel ADB større end XAH.
Q.E.D
Hvis vi antager at A3 gælder, medfører det, at linjestykket CD er længere end
linjestykket AB, og derfor pga. Euklid I-15 er vinklerne DAC og XAH lige store, men
39
”Når to rette Linier skære hinanden, ere Topvinklerne ligestore”.
40
”Naar to Trekanter have to Sider parvis lige store, men den ene har en større Grundlinje end den
anden, saa vil den ogsaa have en større Vinkel mellem siderne”.
Figur 7: Illustration af beviset for
sætning VIII
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 14 of 29
pga. af Euklid I-25, er vinkel XAH større end vinkel ADB, da linjestykket CD er
længere end linjestykket AB (se Figur 7).
Q.E.D
Sætning IX
I næste sætning (IX) går han videre til at bevise, at i en retvinklet trekant er de to
ikke rette vinkler enten lig med en ret vinkel for A1, større end en ret vinkel for A2 og
mindre end en ret vinkel for A3.
Vi tager udgangspunkt se i samme konstruktion som før (se Figur 7). Da linjen XD er
ret, er vinklerne   , og   
. Her af kan vi konkludere ved hjælp af VIII. at de to vinkler er = 90 grader
for A1, thi  , og derfor er  , og hermed er de lig
to rette vinkler. Af samme grund er det gældende for A2, at de to vinkler er større
end to rette, og for A3, at de er mindre end to rette.
Q.E.D
Sætning XI-XII
I XI-XII beviser han, at under A1 og A2 gælder det at,
hvis en linje AP står vinkelret på en linje PL, og der fra
punktet A er en spids vinkel PAD, så vil linje stykket AD
skærer linjen PL, hvis de forlænges i det uendelige.
Dette gør han således. Han tegner en masse punkter
ved navn m
1
, m
2
, m
3
, op til m
i
41
, afstanden mellem hvert
M skal være den samme, så man får at Am
1
= m
1
m
2
=
m
2
m
3..
. Fra hvert m-punkt, tegner han en linje som står
vinkelret på linjestykket AP, og det punkt hvor denne linje skærer AP kalder han
henholdsvis; N
1
, N
2
, N
3,
op til N
i
.
42
Dette er tegnet på figur 8.
Da det derfor gælder at 
…., gælder det at der findes et punkt N
i
,
som skærer ligger på den anden side af punktet P, og for at dette punkt skal kunne
eksistere, så må linjen AD havde skåre linjen PL.
Q.E.D
41
”i er hvilket som helst tal”.
42
i er det samme tal som man har valgt for M
i
Figur 8: Illustration af beviset for
sætning XI-XII
N
1
D
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 15 of 29
Sætning XIII
Denne viden bruger han i sætning XIII. Her har han en ret linje XA, som møder de to
linjer AD og XL, og med disse dannes vinklerne  og , som er mindre end
180 grader tilsammen. Nu vil han bevise, at linjerne AD og XL, vil skærer hinanden i
et punkt, hvis enten A1 eller A2 gælder. Den ene af de to vinkler må være spids,
ellers ville de ikke tilsammen kunne være mindre end 180 grader. Hvis  er
spids, tegner vi fra punktet A en linje som står
vinkelret på XL. Punktet, hvor den rammer XL,
kalder vi for P. Dette ses på Figur 9.
Da det for både A1 og A2 gælder det at  og
 til sammen er lig med eller støre end 90
grader gælder det også at  
   . Dette betyder, at vi
har samme situation som i sætning XI og XII, så de to linjer vil skærer hinanden i
begge tilfælde. Men da de to spidse vinkler i PAX, hvis A2 gælder, sammen er større
end 90 grader, kan man vælge en spids vinkel , som sammen med disse to
vinkler giver en vinkelsum som er større end 180 grader. Da linjestykket AD ifølge
XII rammer XL i et givet, i dette tilfælde punktet L, medfører det i dette tilfælde, at to
vinkler fra trekant XAL tilsammen kan være større end 180 grader, hvilket ifølge
Euklids I-17
43
ikke er muligt.
Derfor konkluderer han, at en geometri bygget på A2 er falsk, og at denne vil
ødelægge sig selv. I-17, bygger på en antagelse om at linjer kan være uendelig
lange, dette er dog ikke sikkert, at dette faktisk er gældende, for geometrier som
bygger på A2.
Sætning XVII
Nu går han videre til at vise, at A3 også er falsk.
I sætning XVII starter han med at sige, at hvis den rette linje AH står vinkelret på AB.
Lige meget hvor lille denne AB er, så er det ikke sikkert, hvis A3 gælder, at linjen BD
vil møde AH forlænget.
43
”I enhver Trekant ere to hvikesomhelst Vinkler tilsammen mindre end to rette”.
Figur 9: Illustration af beviset for sætning
XIII
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 16 of 29
På figur 10 tegner vi BM vinkelret på AB, og lader
fra punktet M gå en linje som står vinkelret på AH.
DA den samlede vinkelsum i firkant ABHM er under
360 grader, thi dette gælder under A3, må 
være spids. Vi tegner linjen BX, som skærer
vinkelret på linjestykket MH, og lader punktet, hvor
de skærer hinanden hedde D.
Nu gælder det at , er den spidse vinkel, men
linje stykket BD skærer ikke AH, da vinklerne ved
punkterne H og D er rette, og dette vil stride imod
I-17.
Q.E.D
I XXIII viser han, at de to linjer fra XVII enten har en fælles vinkelret linje, eller at de
er asymptotiske.
Sætning XXXII
I XXXII beviser han, at hvis en linje BX står vinkelret på et linjestykke AB, vil der
være en givet vinkel spids  som vil gøre at AX vil møde BX på en givet
uendelig afstand.
Hvis vinklen BAX er mindre end denne givet vinkel, hvor
ved de skærer, så vil AX skærer BX, og hvis den er større,
vil de have en linje som de begge står vinkelret på. Dette
får ham i XXXIII til at konkludere at A3 ikke er sand, thi den
bryder den rette linjes natur.
Dette gør han, selvom han ikke kommer med noget bevis
for hans påstand. En grund til at han gør dette, er at han
ikke havde fantasi nok til at forestille sig at det femte
postulat ikke er sandt. Dog har hans arbejde med dette
emne været meget vigtigt for senere matematikere, da
hans tanker langt hen af vejen var rigtige nok, og han op til flere steder har fået
beskrevet en geometri, som ikke var euklidisk. Faktisk er alle de sætninger, hvor han
Figur 10: Illustration af beviset for
sætning XVII
Figur 11: Illustration af beviset
for sætning XXXII
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 17 of 29
gør brug af A2 og A3 ikke-euklidiske. Hans konklusion fik også nogle til at indse, at
man ikke kan bevise det femte postulat, da man ikke kan argumentere for det, og at
man derfor bliver nød til at finde frem til en decideret modsigelse i de to andre
geometrier, før man kan sige at det femte postulat er sandt. Derfor bliver folk ved
med at prøve at bevise det, selvom ingen af dem kommer tættere på en sand
konklusion.
Kan man have en ikke-euklidisk geometri?
Nu hvor vi har vist, at Saccheris to konklusioner var forkerte, vil vi se på, om det er
muligt at have en anden geometri end den euklidiske.
Carl Friedrich Gauss var en tysk matematiker, som udmærkede sig på en vis
mængde punkter. Han skrev også en del breve
44
til forskelige matematikere, og
nogle af disse breve omhandlede geometrien og rummet.
Allerede tidligt i sit liv tvivlede Gauss på at den Euklidiske geometri var bygget på et
logisk godt nok grundlag. F.eks. i et brev til Farkas Bolayi 1799 skriver han
følgende:”To be sure, I have found much that would qualify as a proof for most [that
Euclidean geometry is correct], but which in my eyes really proves NOTHING (…)
”
45
. Allerede her mener han, at den er bevist, dog prøver
han stadig at finde det endegyldige bevis for, at det er en ”sand” geometri. I 1808
skriver en af hans elever Heinrich Christian Schumacher
46
en note, hvori han skriver,
at Gauss er kommet frem til de samme antagelser som Saccheri omkring parallel
postulatet. Dog finder ham dem ikke absurde, som Saccheri gjorde, og hans formål
er heller ikke at bevise parelle postulatet, men at blive klogere på parallelitet.
47
Dette
betyder, han allerede da mener, at der findes en anden geometri end den euklidiske,
som også er gældende. Han arbejder videre med teorien, men vælger ikke at
offentligøre den.
44
Breve er en historisk første håndskilde, og de også er en privat ”samtale” mellem to personer, er de
også en troværdig kilde.
45
http://www.math.uwaterloo.ca/~snburris/htdocs/noneucl.pdf. Kilde 1. Det rigtige citat er på tysk.
46
Dansk-tysk astrolog
47
http://www.math.uwaterloo.ca/~snburris/htdocs/noneucl.pdf. Kilde 3
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 18 of 29
Der er to grunde til, at han vælger ikke at offentligøre sin teori. Den ene er, at hans
samtid stadig var præget af Kant, og som sagt tidligere, mente Kant, at der kun
eksisterede én geometri, den euklidiske. Den anden grund var, at han var en
perfektionist, så han offentligjorde først sine resultater, når han var 100% sikker på,
at de var gennemarbejdet, hvilket han aldrig mente om sine undersøgelser om ikke-
euklidiske geometri. Han skriver endvidere i et brev til Christian Ludwig Gerling
48
i
1816, at en ville være bedre i visse tilfælde, f.eks. inden for
afstands måling i rummet, for at man kan finde længden af en side i en hyperbolsk
trekant, hvis man kender vinklen, thi disse er proportionale
49
.
I 1817 er han kommet frem, til at man med en menneskelig bevidsthed, ikke kan
bevise parallel postulatet, og dermed den euklidiske geometri.
50
Dette medfører for
ham, at man ikke længere kan kalde geometri for en a priori videnskab, og dermed
er de geometriske domme heller ikke syntetisk a priori domme. Dette er i strid med
Kants syn på matematikken
51
, og dette er som sagt en grund til at han ikke
offentligjorde sit arbejde.
I februar 1819
52
, fik Gauss en note sendt af Gerling, hvor i Schweikart redegør for
nogle ikke-euklidiske sætninger, dog kalder han det for en Astral geometri i stedet for
en ikke-euklidisk. Denne note, giver Gauss en stor mængde glæde, og han er enig
med alt han skrive i noten. Nu er han ikke den eneste som er kommet frem til denne
teori. Dette får Gauss til at sige til Gerling at han bedes at ønske Schweikart held og
lykke.
Brev 14-16, er en udveksling mellem Friedrich Wilhem Bessel
53
og Gaus. Her skriver
Gauss om sit arbejde med den , og om hans frygt for de
andre matematikers mening om hans arbejde. Bessel mener at han ikke skal frygte
de andres matematikers mening, og han er enig i at den euklidiske geometri er
ufuldstændig, men han pointere stadig at det er den geometri som er gældende på
jorden. Gauss skrive tilbage i Brev 16, hvor i at udlægger sin holdning om at rummet
48
En af hans elever
49
http://www.math.uwaterloo.ca/~snburris/htdocs/noneucl.pdf. Kilde 5
50
http://www.math.uwaterloo.ca/~snburris/htdocs/noneucl.pdf. Kilde 7
51
Ibid side 5
52
http://www.math.uwaterloo.ca/~snburris/htdocs/noneucl.pdf. Kilde 10 og 11
53
Tysk matematiker
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 19 of 29
er noget som skal forstås ”a posteriorisk: (…)space has a reality outside our minds
whose laws we cannot a priori state”.
54
Selvom han ikke mente, sit arbejde om emnet var færdigt, mente han stadig, at hans
tanker omkring emnet var rigtige, og derfor prøvede han at opildne andre
matematikere der ligesom ham mente, at der fandtes andre geometrier end den
euklidiske som var sande. Dette ses i hans brev til Farkas Bolayi fra den 6 marts
1832, hvori han udtrykker sin glæde over Bolayis søn János Bolay opdagelser inden
for denne geometri. Han kommer også med forslag til, hvad János Bolay kan arbejde
videre med inden for denne nye geometri.
55
Dog forstod János Bolayi dette som et
forsøg fra Gauss’ side at tage æren for hans arbejde, hvilket resulterede i, at han
mistede lysten til at arbejde videre med emnet.
Hvis det faktisk viste sig, at den , var ligeså ”sand” som den
euklidiske, ville det rejse en masse spørgsmål, som ikke er ligetil at besvare. F.eks.
hvorfor man anskuer verden som værende euklidiske og ikke ikke-euklidisk. Gauss
prøvede at måle vinklerne mellem 3 bjergtoppe, og hvis det viste sig, at
vinkelsummen var mindre end 180 grader, ville han kunne konkludere at den
euklidiske geometri ikke var sand. Da en trekant i euklidiske geometri har præcist
180 graders vinkel sum. Dette kunne han ikke, så han blev nød til at konkludere at
verden anskues euklidisk.
For at man skal kunne bevise at den er gældende, bliver
man nød til at gå væk fra den opfattelse af rummet som Kant har. Rummet er ikke
noget, som er givet på forhånd. Det er noget man med vores tankesystem ikke kan
begribe 100 %, og derfor er der mulighed for at forestille sig et rum, som ikke det
samme som vi anskuer i.
Der var dog ingen som kunne bevise at den var konsistent
(altså at den var uden logiske modsætninger), dette sker først senere, og det vil jeg
komme dybere ind på dette i næste afsnit.
54
http://www.math.uwaterloo.ca/~snburris/htdocs/noneucl.pdf. Kilde 16
55
http://www.math.uwaterloo.ca/~snburris/htdocs/noneucl.pdf. Kilde 18
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 20 of 29
Hyperbolsk geometri
Inden for de geometrier som er ikke-euklidiske, altså geometrier som bygger på
andre aksiomer og definitioner and den euklidiske, findes der to overordnede. Den
ene er elliptisk geometri, som man får hvis man har A2 i stedet for A1, og den anden
hedder hyperbolsk geometri og denne får man, hvis man bruger A3 i stedet for A1.
Som Saccheri kom frem til, så får man to geometrier, hvor der er helt andre
sætninger som gælder, end hvis man ikke anvender Euklids femte postulat. I denne
opgave er der kun plads til en redegørelse for den hyperbolske geometri
56
.
Som sagt får man den hyperbolske geometri, hvis man kan have flere linjer gennem
samme punkt, som er parallelle med samme linje. Inden for den hyperbolske
geometri, gælder de euklidiske sætninger til og med I-28, da disse ikke gør brug af
det femte postulat, og dette gælder generelt for alle de sætninger som ikke gør brug
af det femte postulat. Det første, er at rummet som denne geometri virker i, ikke har
den samme form som det, den euklidske geometri virker i. Opdagelse af den
hyperbolske geometri tilskrives tre forskellige personer: ”Nikolaj Lobatjevskij, János
Bolay og C.F.Gauss”, som opdagede der hver for sig. Som tidligere omtalt udgav
Gauss aldrig sine resultater, de er kun beskrevet i hans breve. Den første af de tre til
at offentligøre deres arbejde var Lobatjevskij. Han offentligjorde det i i
”Вестник Казанского университета”
57
. J.Bolayi udgav det som et appendix til et
af sin fars værker i 1832.
Den hyperbolske flade
På Figur 12 kan man se den form som den
hyperbolske flade har, nemlig en heste-sadel form.
Krumningen i dette rum er negativ.
58
En mere
overskuelig måde at ”tegne” en hyperbolsk plan på
er ved hjælp af en ”Klein Model” (se Figur 13). Når
56
Det skal nævnes her, at hvis en elliptisk geometri skal kunne eksistere, så må man have et
linjebegreb, som siger at linjer ikke kan forlænges uendeligt.
57
På dansk ”Nyhedsbrevet fra Karzan universitet”
58
http://science.howstuffworks.com/dictionary/astronomy-terms/space-shape2.htm
Figur 12: Illustration af den hyperbolske
flade
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 21 of 29
man kan lave en model af et geometrisk system, har man også bevist at det
geometrisker system er konsistent.
I Kleins model ligger cirklens grænse uendeligt
langt væk, så modelen er faktisk uendelig stor.
Grunden til at man så kan tegne i denne model er,
desto længere mod kanterne du kommer, desto
mindre bliver linjer med samme længde. Dette
sker fordi det hyperbolske plan har en krumning
væk fra os, og det punkt som ligger tættest på os
ligger i midten af den tegnede cirkel. Pga. af dette
kan man kun tegne cirkler med centrum i
centrummet af modelen, man kan dog stadig i godt
tegne cirkler med et hvilket som helst centrum i selve det hyperbolske plan, dog kan
dette ikke tegnes i denne model.
Man kan godt bruge den samme model til at tegne et n-dimensionalt rum, dog bliver
det mere komplekst og abstrakt. Derfor holder vi os til det hyperbolske plan, som er
mere simpelt at gå til.
Linjer på en hyperbolsk flade
Inden for det Hyperbolsk plan, kan linje
ligge på tre måder til forhold til
hinanden. Den første er, at de kan
skærer hinanden. De næste to er lidt
sværere at skille fra hinanden, da man
kun er vant til at have skærende eller parelle linjer på det
euklidiske plan. På det hyperbolske plan, kan man have
ultraparallelle linjer, eller asymptote parelle linjer. Hvis vi
kigger på Kleins model, og de ikke mødes inde i selve
modelen, men mødes ved modelens grænse
59
(se Figur
14), kaldes de for asymptote parelle. Disse er der to af til
59
De mødes ikke her, da grænsen er uendeligt langt væk, hvilket betyder at linjerne mødes uendeligt
langt væk.
Figur 13: Kleins model, med trekanter
inde i.
Figur 14: Asymptote parellelinjer i Kleins model
Figur 15: Ultraparelle linjer, i
Kleins model
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 22 of 29
hver linje og punkt, en til hver ende af linjen. Hvis de derimod ikke mødes inde i
selve modellen eller på dens grænse, kaldes de ultraparallelle (se Figur 15). Der
findes uendelig mange ultraparallelle linjer til en given linje gennem et givent punkt.
Saccheri beviste at vinkel summen i en hyperbolsk firkant er under 360, og at vinkel
summen er under 180 i en trekant. Denne viden skal bruges i næste afsnit.
Kongruente trekanter i hyperbolsk geometri
60
Et sted hvor den hyperbolske geometri afviger fra den euklidiske geometri, er hvis de
3 vinkler i to trekanter er ens, så vil de to trekanter være kongruente.
Vi har at  er kongruente med , hvis det gælder at 󰇛󰇜 ,
󰇛󰇜  og 󰇛󰇜 .
For at de skal være kongruente skal alle stykkerne være lige lange. Derfor siger vi,
at alle stykkerne har forskellig længde, for at bevise at trekanter med forskellige
længder, men samme vinkel størrelse ikke findes.
Vi lægger nu Punkt A på Punkt P, og punktet B’ lægger vi på linje stykket PQ. Ergo
er  , og da (3) er gældende ligger C’ på PR. Dette betyder så at
 , og pga (1) medføre dette 
󰆒
󰆒
. Det gælder også at
 , og pga (2) medføre dette 
󰆒
󰆒
.
Da vi har sagt at ingen af linjestykkerne er lige lange gælder det at:


, og
at


.
Vi indfører nu punkterne X og Y som er punkterne C’ og R i vilkårlig rækkefølge, og
vi har at vinklerne ved X og Y er lige store. Vi indfører ligeså punkterne Z og W som
er punkterne B’ og Q i Vilkårlig rækkefølge, og vi har, at vinklerne ved Z og W er lige
store.
Dette giver os disse to tilfælde:
60
Hele dette bevise er taget her fra:
http://www.maths.gla.ac.uk/wws/cabripages/hyperbolic/aaaproof.html
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 23 of 29
Figur 16: De to tilfælde man får i beviset, for kongruente trekanter med samme vinkler.
I tilfældet til venstre har vi at  er en ydre vinkel til trekant XYT, men da vi har at
 , og da  er indre vinkel modsiger dette Euklids elementer I-16,
ergo er dette ikke gældende.
I tilfældet til højre har vi firkanten XYZW. Efter vores hypotese er  
     , fordi linjestykket PY er en lige. Af
samme grund gælder at       
, da linjestykket PZ er lige. Vi har også at   og at  .
Vi kan nu finde vinkel summen for firkant XYZW således   
   . Da vinkel summen i en firkant i den hyperbolske
geometri skal være mindre end 360, modsiger dette firkantes natur i den
hyperbolske geometri. Da det ikke er muligt, at disse to tilfælde eksisterer, så kan
trekanter med samme vinkler, men med forskellige længde stykker ikke eksistere,
derfor må trekanter med samme vinkler også være kongruente.
Vurdering af den s betydning
Efter opdagelsen af den , blev man nødt til at revurdere, det
syn man havde på rummet og matematikken, thi det syn Kant havde, passede ikke
sammen med den ikke-euklidiskes geometri. Det var først i 1860’erne, at det store
flertal af matematikere fik øjerne op for den , da hverken
Lobatjevskij eller Bolayi var store kendte matematikere. Gauss offentliggjorde som
sagt heller aldrig sine resultater omkring emnet.
Man skal dog helt op i det tyvende århundrede, før den
bliver koblet sammen med fysikken, og dermed ændrer sig fra rent teoretisk
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 24 of 29
tankespil til matematik, der kan bruges til at forklare verden
61
. Dette skete da
Einstein skrev sin almene relativitets teori i 1915. Her skrev han at tyngdekraften,
ikke som sådan er en kraft, men at den opstår fordi rummet og tiden ikke var lige
omkring store masser, da de begge har krumning i det 4-dimensionale tids-rum.
62
For at forklare den geometri som opstår pga. krumning brugte han den ikke
euklidiske geometri. Dette betyder, at rummet ifølge Einstein, vise steder lokalt er
ikke-euklidiske. Selvom afvigelsen er lille omkring jorden, så bliver vores GPS
system stadig nødt til at tage højde for den. De er også et af de få steder, hvor man
bruger den i hverdagen. Det store spørgsmål er så, om
hele rummet er hyperbolsk, elliptisk eller euklidisk. Fysikken har fundet ud af at det
handler om rummets densitet.
63
Hvis densitet overskrider en hvis værdi, er rummet elliptisk
Hvis den er under den sammen værdi er det hyperbolsk.
Hvis den er lig med den værdi er rummet euklidisk.
De tre muligheder ses på Figur 18. I dag regner vi
(med en fejl margin på 0.4%), at rummet er
euklidisk.
64
Rummet kan dog godt stadig være ikke-
euklidisk lokalt.
Når vi bevæger os rundt på jorden, bevæger vi os på
en kugle. På en kugle er en linje defineret som
værende en stor-cirkel. Da to stor cirkel altid skærer
hinanden, så kan man ikke have parralle linjer på en
kugle, hvilket gør dens plan elliptisk.
Derfor skal man når man f.eks. flyver eller sejler over store afstande, og tage hensyn
til at man ikke bevæger sig på et euklidiske plan, men et elliptisk.
61
Jeg vil ikke gå i dybden med fysikken bag denne teori, da det er meget svær og kompleks.
62
http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Relativitetsteori_og_gravitation/r
elativitetsteori
63
http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_shape.html
64
http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_shape.html
Figur 17: Rummets form, alt efter dets
densitet. Her angiver Ω, den givne
densitet.
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 25 of 29
Så selvom vi ikke anskuer rummet som værende ikke-euklidisk, skal fysikere,
forskere og navigatører stadig tage højde for det, i deres daglige arbejde.
Det vigtigste ved den , er at den har givet os nye måder at
anskue verden på, så vi ikke længere er bundet til en bestemt form for rum.
Relativitets teorien er én måde at bruge det på, dog er der måske stadig flere steder
i fysikken hvor man kan anvende det.
Konklusion
I 1700 tallet var det den euklidiske geometri, som var den eneste måde, man
opfattede geometri på. I den tid havde man to dominerende filosofiske teori, den
rationelle (man kan ikke stole på sine sanser til erkendelse, og man bliver derfor nød
til at stole på sin fornuft) og den empiriske (man skal stole på sine sanser til
erkendelse). Kant blandede disse to teorier med hinanden, så man skulle gøre brug
af både fornuften og sine sanser til erkendelse. Han mener også, at matematik er en
videnskab som gør brug af begge. Kant definerede en bagved eksisterende base
(rummet), hvori erkendelsen udfoldede sig.
Saccheri prøvede at bevise, at Euklids parallel postulat var sandt, ved Reductio ad
absurdum. Han drager dog forkerte konklusioner. Alligevel kommer han frem til
nogle sætninger, dog kommer han frem il nogle sætninger er gældende inden for de
er.
Gauss kom frem til at en ikke-euklidisk geometri var logisk mulig, da han mente at
man ikke kunne bevise det femte postulat, ved hjælp af de andre. Derfor kunne det
heller ikke bevises at den euklidiske geometri faktisk var logisk gældende. Dog var
han ikke den første til at offentliggøre resultater om dette.
Den hyperbolske geometri er forskellig fra den euklidiske på nogle grundlæggende
punkter, F.eks. kan man godt have flere linjer som er parallelle gennem sammen
punkt til en given linje, vinkel summen af en trekant er under 180, firkanter har en
vinkelsum på mindre end 360 grader og hvor trekanter med de samme vinkler er
også kongruente.
ændrede det matematiske syn på rummet, og i dag bruger
man det inde for relativitets teorien, til f.eks at forklare hvorfor ting foregår
anderledes ved store masser, da store masser får rummet til at krumme. Og man
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 26 of 29
bruger det også inde for navigation på jordens kugleformet overflade, da denne også
er ikke-euklidiske.
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 27 of 29
Litteraturliste
Bøger:
1. Euclid. (1956). The thirteen books of the elements: Vol.1(books I and II).
Oversat til engelsk af Sir Thomas L. Heath. 2-udgave, Dover.
2. Euklid: Elementer I-II. Oversat af Thyra Eibe. 4. oplag, Gyldendal.
3. Kant, Immanuel (2002). Kritik af den rene fornuft Oversat af Claus Bratt
Østergård. 2 oplag, DET lille FORLAG. Frederiksberg. 2. Oplag
4. Karush, W (1978). Matematisk opslagsbog. Oversat af Poul Einer Hansen og
Finn Berg Rasmussen. Politikens forlag. København. 2. oplag
5. Katz, V. (2009). A History of Mathematics - an introduciton. Pearson
Education. 3. udgave.
6. Kristensen, Erik. (1975). Ikke-euklidisk geometri. Gads forlag 1975.
7. Lund, E. Pihl, M. Sløk, J. (1976). De europæiske ideers historie. Gyldendal.
København. 12. oplag
8. Saccheri, G. (1986). Euclides Vindicatus. Oversat til engelsk af George Bruce
Halstes. 2-udgave, Chelsea Publishing Company.
9. Thyssen, O. (2012). Det filosofiske blik. Informations forlag. 2. oplag.
10. Zeuthen, H.G. (1893). Forelæsning over Mathematikens Historie-1. Andr.
Fred. Høst og Søns Forlag. Kjøbenhavn
11. Østergaard, C.B. (2009). Kants Kritik af den rene fornuft. Informations forlag.
Hjemmesider
Wikipedia og Den Store Danske, brugt som internet Encyklopædi
www.en.wikipedia.org
www.denstoredanske.dk
Cornell university. Hyperbolic Geometry-
www.math.cornell.edu/~mec/Winter2009/Mihai/section5.html. Besøgt 10/12 kl 20:00
Gresham College. from one to many geometries .
http://www.gresham.ac.uk/sites/default/files/11dec12raymondflood_manygeometries.
pdf. Besøgt 9/12. kl 19:45
Jesper Lütchen. Matematik og rummets natur.
http://viden.jp.dk/binaries/an/8131.pdf. Besøgt 14/12 kl 14:42
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 28 of 29
Encyclopædia Britannica. Euclid
http://global.britannica.com/EBchecked/topic/194880/Euclid. Besøgt 18/12 kl 20:07
university of Glasgow. Congruente of hyperbolic triangles.
http://www.maths.gla.ac.uk/wws/cabripages/hyperbolic/aaaproof.html. Besøgt 11/12
kl 21:53
university of Waterloo. Gauss and Non-Euclidian geometry
http://www.math.uwaterloo.ca/~snburris/htdocs/noneucl.pdf. Besøgt 14/12 kl15:01
Nasa. Shape of the Universe
http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_shape.html. Besøgt 18/12 kl 14:41
Ordnet, brugt som ordbog
www.ordnet.dk
Videoer
From One to Many Geometries af Professor Raymond Flood fra Gresham College
http://www.youtube.com/watch?v=n8uAH6xCcOk
Figurer
Forside figur
http://berstein.files.wordpress.com/2011/01/order-3-heptakis-heptagonal-tiling.png
Figur 1
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Parallel_postulate_en.sv
g/220px-Parallel_postulate_en.svg.png
Figur 2
http://www.gresham.ac.uk/sites/default/files/11dec12raymondflood_manygeometries.
pdf. Besøgt 13/1e2 kl 13:08.
Figur 3
http://www.math.cornell.edu/~dwh/books/eg99/Ch10/37850a28.jpg
Figur 4-5
Egen tegning, efter Saccheri
Figur 6
http://www.learner.org/courses/mathilluminated/images/units/8/1807.png
Figur 7-11
Egen tegning, efter Saccheri
Figur 12
Rungsted Gymnasium SRP-MatA-HisA
Page 29 of 29
http://pmrb.net/blog/wp-content/uploads/2011/04/Hyperbolic_space.png
Figur 13
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f8/Uniform_tiling_73-
t2.png/200px-Uniform_tiling_73-t2.png
Figur 14
http://planetmath.org/parallellinesinhyperbolicgeometry
Figur 15
http://www.bowdoin.edu/news/archives/images/hyperbolic.jpg
Figur 16
http://www.maths.gla.ac.uk/wws/cabripages/hyperbolic/aaaproof.html
Figur 17
http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_shape.html