非歐幾何:雙曲與橢圓

角盈(angle excess)

在平坦平面上三角形內角和恰為 180 度;在雙曲平面則不足。角盈是正曲率曲面(如球面)的鏡像事實:在那裡三角之和大於 180 度,而角盈度量超出的量。角盈 =(角 A + 角 B + 角 C)- 180 度,在球面上恆為正數。它正是雙曲角虧符號相反的孿生兄弟。

圖像是這樣的:在一顆橘子上用三段大圓弧畫一個三角形。因為曲面向外鼓,角落被撐得比平面紙上更開,所以三角合計超過 180 度。一個(相對於球的大小而言)小的三角形只微微鼓起,角盈極小——這正是畫在你書桌上、相對於地球曲率而言微不足道的三角形,看似服從平坦的 180 度規則的原因。三角形愈大,角盈愈大:一個覆蓋地球整整一個卦限的三角形有三個直角,角盈整整 90 度。

角盈之所以重要,正如雙曲角虧那樣,在於它度量面積。吉拉爾定理說:球面三角形的面積等於 R^2 乘以它的角盈(角盈以弳度計)——僅憑角度就定出面積,不需邊長。這使角盈成為實用的測量與導航工具,並把球面、平坦、雙曲三種幾何繫成一家:正角盈、零、與負(即角虧)分別對應正、零、負曲率。一如既往,經由曲率的更深原因屬於微分幾何;在這裡它是一條乾淨的角度算術事實。

地球儀上一個球面三角形的三角為 95、100、92 度。和為 287 度,故角盈為 287 - 180 = 107 度,化為弳度約 1.868。由吉拉爾定理,其面積為 R^2 乘以 1.868;在地球上(R 約 6371 公里)這是地表相當大的一塊。

角盈 = 內角和減 180 度;在球面上為正,並恰與面積成正比(吉拉爾)。

角盈(球面,和大於 180)與角虧(雙曲,和小於 180)是同一想法符號相反的版本;兩者唯有在平坦歐氏幾何中才恰為 0。微小三角形的角盈可忽略,這正是日常平坦幾何如此好用的原因。

又稱
spherical excessangular excess球面角盈