Niech [;\mathbf C;] będzie ciałem (płaszczyzną) liczb zespolonych. Odległością euklidesową [;d(v\ w);] pomiędzy dwoma punktami [;v\ w;\in\mathbf C;] nazywamy moduł ich różnicy czyli
[;d(v\ w)\ :=\ |w-v|;]
gdzie
[;|z| := \sqrt{z\cdot\bar z};]
dla dowolnego [;z\in\mathbf C;]. W nocie
Dwa podejścia do geometrii - logiczne i grupowe. Cz 0. obiekty i twierdzenia geometryczne zostały (nieściśle) zdefiniowane jako te, które wyrażają się wyłącznie poprzez odległości, a nie poprzez współrzędne lub operacje algebraiczne. Pewne wyrażenia analityczne dają się jednak przedstawić równoważnie jako geometryczne. Twierdzenia analityczno-geometryczne, o geometrycznym charakterze pewnych wyrażeń analitycznych, pozwalają stosować w geometrii metody analityczne (algebraiczne). Przykładem może służyć pojęcie środka algebraicznego, czyli relacja pomiędzy trzema punktami [;\mu\ v\ w\in\mathbf C;]:
[;\mu := \frac{v+w}{2};]
mimo analitycznej formy okazuje się być geometryczna, gdyż takie [;\mu;] jest jedynym(!) punktem, spełniającym warunek geometryczny bycia geometrycznym środkiem pozostałych dwóch punktów:
[;d(v\ \mu)\ =\ d(\mu\ w)\ =\ \frac{d(v\ w)}{2};]
Tak więc pojęcie środka algebraicznego jest pojęciem geometrycznym. Natomiast pojęcie sumy i różnicy:
[;\sigma := v+w;]
[;\delta := w-v;]
nie są geometryczne, co wykażę w kolejnej
Cz 1 wspomnianego postu
Cz 0. Żeby było ciekawiej, okazuje się, że pokrewna relacja pomiędzy czterema punktami, polegająca na tym, że suma lub różnica jednej pary punktów jest równa odpowiednio sumie lub różnicy pozostałej pary punktów jest geometryczna.
UWAGA Widzimy, że niewinna, drobna różnica w sformułowaniu może mieć ogromny wpływ na znaczenie. W matematyce żyjemy z tym na codzień, świadomie, ostro zdając sobie sprawę z tego zjawiska. W życiu codziennym i politycznym jest z tym o wiele gorzej. Rozmowy i dyskusje są nagminnie szpecone przez tego typu nieporozumienia.
Popatrzmy na wspomniane wyżej relacje pomiędzy czterema punktami [;(a\ b;\ v\ w);]:
[;b-a = w-v;]
[;a+w = b+v;]
Jest oczywistym, że jest to jedna i ta sama relacja. Prawdopodobnie wielu z was widzi, że jest to relacja równoległoboka. Można ją też tak ująć: istnieje [;\mathbf u\in\mathbf C;] takie, że jednocześnie zachodzą dwie równości:
[;b = a + \mathbf u;]
[;w = v + \mathbf u;]
W takiej sytuacji myślimy o [;\mathbf u;] jako o wektorze, i mówimy, że punkty [;b\ w;] powstały przez przesunięcie odpowiednio punktów [;a\ v;] o ten sam wektor [;\mathbf u;], i właśnie dlatego ta czwórka punktów tworzy rownoległobok. Pokażę, że pojęcie równoległoboku jest geometryczne:
rzeczywiście, jest ono równoważne relacji:
[;\frac{a+w}{2} = \frac{b+v}{2};]
a wiemy, że pojęcie środka algebraicznego pokrywa się z pojęciem środka geometrycznego. Zatem relacja równoległoboku jest geometryczna. Geometrycznie mówi nam ona, że czwórka punktów [;(a\ b;\ v\ w);] ma następującą własność:
geometryczny środek pary [;(a\ w);] pokrywa się z geometrycznym środkiem pary [;(b\ v);].
Może powstać wrażenie, że trudno jest odróżnic analityczne wyrażenia, mające sens geometryczny, od tych które nie mają; oraz że trudno jest zgadnąć, jak dowieść, że pewne wyrażenia analityczne są geometryczne. Na szczęście geometrzy stworzyli bardzo silne narzędzia, które takie sprawy na ogół rozstrzygają z lekkością. Będzie o tym w Cz 1.