比、比例、相似與畢氏定理
內項與外項(means and extremes)
當比例寫成冒號形式 a : b = c : d 時,這四個數有著從它們在頁面上位置而來的傳統名稱。外側兩個 a 與 d 叫做外項(兩端),中間兩個 b 與 c 叫做內項。所以在 2 : 3 = 8 : 12 中,外項是 2 與 12,內項是 3 與 8。
關鍵事實,也就是內項外項性質,是:在任何真正的比例中,內項之積等於外項之積,即 b·c = a·d。這正是交叉相乘規則換上了古典外衣。在 2 : 3 = 8 : 12 中,內項給出 3·8 = 24,外項給出 2·12 = 24——相等,所以它是真正的比例。反過來用:只要你發現內項之積等於外項之積,這四個數就必定構成比例。
這些名稱在一種特殊情形下大顯身手。當兩個內項是同一個數時——a : x = x : d——這個重複的中項 x 就叫做 a 與 d 的比例中項,或幾何平均,而上述性質告訴我們 x^2 = a·d。這一個想法驅動了直角三角形中斜邊上高線的諸多關係,並且在幾何中每當一個長度「在另外兩個長度之間成比例」時就反覆出現。
4 : 6 = 10 : 15 是真正的比例嗎?內項:6·10 = 60。外項:4·15 = 60。相等,所以是。要求 4 與 9 的比例中項,解 4 : x = x : 9,得 x^2 = 36,所以 x = 6。
內項外項檢驗,以及作為重複中項的幾何平均。
這些名稱只有在冒號形式 a : b = c : d 下才說得通。如果把比例翻成分數形式 a/b = c/d,原本的「內項」b 與 c 變成一邊的分子與另一邊的分母——數字相同,但中間/外側的視覺圖像就消失了。
又稱
另見