PRINCIPIA · THEOREM
内错角相等 ⇒ 两直线平行
陈述
已知:直线 截直线 、 于不同点 、。(在 )与 (在 )是一对内错角(即分居截线 的异侧、且位于 、 之间),且 。
求证:

证明
第一步:在 处把 翻成它的对顶角 。
由 对顶角相等(对顶角相等), 与它在 处沿 、 两条直线对面伸出的那个角 相等:

第二步: 与 已是同位角,调用平行同位角判定。
注意现在 (在 处、 的"上方 + 的右侧")与 (在 处、 的"上方 + 的右侧")相对于截线 与各自截线的位置完全相同——它们就是一对同位角。结合题设 与第一步:
即同位角 、 相等,由 同位角 / 内错角相等 ⇔ 两直线平行(同位角 / 内错角相等 ⇔ 两直线平行)立得 。

即时推论
- 同旁内角互补 ⇒ 平行:若 处与 处的同侧内角和为 ,由"邻补角和 = "可把 处那个内角换成它的邻补角——后者与 处的内角恰构成一对内错角且相等,由本定理立得平行。
- "Z 字形"判平行:图上画一个 Z(或反 Z),其上下两横线由对角线截出的"勾"角即一对内错角;这两个角相等就锁住两横线平行。
- 承前启后:与 同位角 / 内错角相等 ⇔ 两直线平行 三者(同位 / 内错 / 同旁内角)是同一句话——彼此用一次 对顶角相等 或 邻补角和等于 180° 就能互转。
备注
证明只用一次 对顶角相等:把 转成与 同位的 ,再调用上一定理。整步是"位置变换 + 已知判别"——没有引入新的几何对象。
这条结论与 同位角 ⇒ 平行、同旁内角互补 ⇒ 平行 仍属"中性几何"(不依赖平行公理)。它的逆命题( 内错角相等)才依赖第五公设,留到 L3 处理。
帮我把这条定理写得更好