平行線

図のように線分 AB と線分 EF が G で
図のように線分 CD と線分 EF が H で
交わっているとき

(1) ∠AGH + ∠CHG = 180°ならば
  二つの直線 AB と CD は平行である。

(2) ∠AGH + ∠CHG < 180°ならば
  半直線 GA と HC は交わる。

上の二つを認める

上を認めれば次が成り立つ。

  (3) 二つの直線 AB と CD は平行ならば
  ∠AGH + ∠CHG = 180°である。

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(1)(2) を認めての (3) の証明
∠AGH + ∠CHG < 180°とすると (2) より直線 AB と CD は平行でない。
∠AGH + ∠CHG > 180°とすると ∠BGH + ∠DHG < 180°となり (2) より二つの半直線 BG と DH は交わる。
   つまり直線 AB と CD は平行でなくなる。
よって 直線 AB と CD は平行のときは ∠AGH + ∠CHG = 180°である。
 (最後の部分は ∠BGH + ∠DHG < 180°と書き損じしていました。"夜叉クン"さんに指摘して貰いました。)