非歐幾何:雙曲與橢圓

極限平行線(limiting parallel)

在雙曲平面中,「平行」分裂成兩種真正不同的關係,而極限平行線是兩者之間的特殊臨界情形。固定一條直線 L 與線外一點 P。在過 P 而永不碰 L 的所有直線中,有兩條特別突出:當你把一條射線繞 P 從會碰 L 的方向轉向不碰 L 的方向時,恰有一條最先「剛好碰不到」L 的射線。每一側各有一條這樣的臨界射線,這兩條就是過 P 對 L 的極限平行線。嚴格落在它們之間的每條線都是「超平行線」,朝兩個方向都偏離 L。

極限平行線之所以特殊,在於其漸近行為。極限平行線永不碰到 L,卻在沿它朝某一方向前進時無限接近 L——兩者之間的縫隙趨向 0 卻永不閉合。朝另一方向則兩線拉開。這與歐氏平行線截然不同,後者永遠保持固定間距。極限平行線與「由 P 到 L 的垂線」所夾的角,恰是平行角 Pi(p),僅由距離 p 決定。相對地,超平行線則共有唯一一條公垂線,並朝兩側都遠離 L。

所以雙曲平面有兩種不相交的線:兩條在無窮遠處緊貼 L 的極限(漸近)平行線,以及無窮多條偏離而去的超平行線。當人們說雙曲平面中一點對某直線有「無窮多條平行線」時,兩種都算在內。一個誠實的細微處:極限平行性與方向有關——一條線是在某個特定行進意義下對 L 為極限平行——這正是嚴謹文獻把兩條極限平行線與其餘發散者區分開來的原因。

在龐加萊圓盤中,把 L 設為一條直徑,P 設為其上方一點。過 P 的兩條弧奔向 L 在邊界圓上的兩個端點——這就是極限平行線,只在「無窮遠處」(圓周上)與 L 相會。過 P 而端點嚴格落在那兩端點之間的任一弧都是超平行線;它與 L 共有一條公垂線,並朝兩側漂離。

兩條剛好錯過 L 的臨界射線是極限平行線;嚴格落在它們之間的一切都偏離 L。

把所有雙曲「平行線」當作同一種是錯的。極限(漸近)平行線趨近一條線卻不相交;超平行線共有一條公垂線並發散——只有前者實現了平行角。

又称
asymptotic parallelhoroparallel漸近平行線平行線(雙曲意義)