\documentclass{article} \usepackage{amsmath} \usepackage{amssymb} \usepackage{amsthm} \usepackage{enumitem} \usepackage[a4paper, total={6in, 8in}]{geometry} \usepackage{hyperref} \usepackage{mathtools} \usepackage[italian]{babel} \usepackage[utf8]{inputenc} \usepackage[parfill]{parskip} \usepackage{wrapfig} \usepackage{pgfplots} \pgfplotsset{compat=1.15} \usepackage{mathrsfs} \usetikzlibrary{arrows,angles,quotes} \renewcommand\qedsymbol{$\blacksquare$} \newcommand{\gfrac}[2]{\displaystyle \frac{#1}{#2}} \newcommand{\abs}[1]{\lvert#1\rvert} \newcommand{\norm}[1]{\lVert \vec{#1} \rVert} \newcommand{\nnorm}[1]{\lVert #1 \rVert} \newtheorem{axiom}{Assioma}[section] \newtheorem{theorem}{Teorema}[section] \newtheorem{corollary}{Corollario}[theorem] \newtheorem{lemma}[theorem]{Lemma} \theoremstyle{definition} \newtheorem{definition}{Definizione}[section] \begin{document} \author{Gabriel Antonio Videtta} \title{Appunti di Geometria} \maketitle \newpage \tableofcontents \newpage \section{Assiomi della geometria} \subsection{I concetti primitivi} La geometria euclidea dispone di tre principali concetti primitivi, ossia concetti inesprimibili per definizione, ma assunti come definiti e chiari. Essi sono: \begin{itemize}[noitemsep] \item il punto; \item la retta; \item il piano. \end{itemize} Per indicare questi tre concetti sono in atto alcune convenzioni stilistiche: \begin{itemize}[noitemsep] \item i punti vengono indicati con le lettere maiuscole dell'alfabeto latino (\emph{A}, \emph{B}, \emph{C}, ...); \item le rette vengono indicate con le lettere minuscole dell'alfabeto latino (\emph{a}, \emph{b}, \emph{c}, ...); \item i piani vengono indicati con le lettere minuscole dell'alfabeto greco ($\alpha$, $\beta$, $\gamma$, ...). \end{itemize} A partire da questi concetti è possibile stabilire gli assiomi della geometria euclidea. \subsection{Gli assiomi di appartenenza} Gli assiomi di appartenenza stabiliscono le relazioni tra i tre concetti primitivi prima elencati. \begin{axiom}[Primo assioma di relazione di insieme] Ogni piano è un insieme infinito di punti $( \forall \, \alpha, \, |\alpha| = \infty )$. \end{axiom} \begin{axiom}[Secondo assioma di relazione di insieme] Ogni retta è un sottoinsieme di un piano $(\forall \, r \; \exists! \, \alpha \mid r \in \alpha)$. \end{axiom} \begin{axiom}[Primo assioma di appartenenza della retta] A ogni retta appartengono almeno due punti distinti $(\forall \, r \; \exists \, A, B \mid A \neq B \land A, B \in r)$. \end{axiom} \begin{axiom}[Secondo assioma di appartenenza della retta] \label{retta:secondo_assioma_appartenenza} Dati due punti distinti, esiste una e una sola retta a cui essi appartengano contemporaneamente $(A \neq B \implies \exists! \, r \mid A, B \in r)$. \end{axiom} \begin{theorem} Date due rette distinte, esse possono incontrarsi in al più un punto $(r \neq s \implies |r \cap s| \leq 1)$. \end{theorem} \begin{proof} Qualora le due rette dovessero incontrarsi in più di un punto, esisterebbero allora due punti appartenenti ad ambo le rette. Tuttavia, per l'\textbf{Assioma \ref{retta:secondo_assioma_appartenenza}}, attraverso la congiunzione di tali due punti si può determinare una e una sola retta, generando una contraddizione. \end{proof} A partire da questo teorema si possono definire tre combinazioni di rette. \begin{definition}[Rette coincidenti] Due rette si dicono coincidenti se e solo se condividono il medesimo sottoinsieme del piano $(r \equiv s \iff \nexists P \in r \mid P \notin s \; \land \; \nexists P \in s \mid P \notin r)$. \end{definition} \begin{definition}[Rette incidenti] Due rette si dicono incidenti se e solo se condividono un solo punto del piano. \end{definition} \begin{definition}[Rette parallele] Due rette si dicono parallele se e solo se non condividono alcun punto del piano. ($r \parallel s \iff |r \cap s| = 0$). \end{definition} \begin{definition}[Punti non allineati] Tre o più punti si dicono non allineati se non esiste alcuna retta che li contenga tutti contemporaneamente. \end{definition} \begin{axiom} \label{piano:tre_punti} Tre punti non allineati definiscono sempre e univocamente un piano $(A, B, C \mid \nexists \, r \mid A, B, C \in r \implies \exists \, \alpha \mid A, B, C \in \alpha)$. \end{axiom} \subsection{Gli assiomi di ordine} Un verso di percorrenza in una retta $r$ viene istituito come un sistema mediante il quale è sempre possibile stabilire una relazione di ordine tra due punti distinti $A$ e $B$ appartenenti alla medesima retta in modo tale che $A>B$ o $A