基礎:點、線、面與公理化方法

定義與定理之別(definition versus theorem)

兩種為真的句子坐落在幾何的核心,而初學者常把它們混為一談。一種之所以為真,是因為我們約定要這樣使用某個詞;另一種之所以為真,是因為我們把它證明了。分辨定義與定理,就是區分一條語言的規則與一項發現。

定義替一個詞指派精確的意義——它是一種命名的約定,因約定而為真,不需證明。「等邊三角形是三邊相等的三角形」是一個定義:它只是告訴你這個詞的意思。相對地,定理是一個已由公理、定義與先前的定理經邏輯論證證明為真的命題。它是我們發現且必須加以正當化的後果,而非我們宣告的意義。配角包括公設或公理(未經證明的起始假設)、引理(lemma,小型的輔助定理),以及推論(corollary,從某定理迅速得出的結果)。

把兩者分清很要緊,因為它讓你看見還有什麼有待證明。經典的例子就活在本領域:等邊三角形三邊相等是它的定義(不需證明),但等邊三角形三角相等則是一個定理(必須證明,要透過等腰三角形定理)。同樣地,等腰三角形的底角相等是一個定理,而非定義的一部分。初學者常犯的錯,是把某事當成定義般引用來「證明」它——但你不能假設你打算要證明的東西。

定義:「直角是量度為 90° 的角」——因約定而為真,無需證明。定理:「等腰三角形的底角相等」——為真,但要在證明之後才成立。把這個定理誤當成定義的一部分,會讓你假設了你本該要證明的東西。

定義因約定而為真;定理必須以證明掙得。

等邊三角形有相等的角、等腰三角形的底角相等,都是定理而非定義——它們需要證明,你不可逕行假設。

又稱
definitiontheorem定義定理