Живя на поверхности Земли, люди долгое время считали, что она плоская. Понадобилось построение научных теорий, чтобы догадаться, что Земля похожа на шар. И лишь во второй половине XX века люди смогли посмотреть на Землю из объемлющего пространства и убедиться воочию.
Так же и в математике: выйдя в объемлющее пространство, зачастую можно узнать много интересного об объекте.
Рассмотрим три произвольные окружности и проведем попарные касательные к каждой паре окружностей. Что можно сказать о полученных
трех точках, являющихся пересечением касательных, проведенных к двум окружностям? Судя по рисунку, они
лежат на одной прямой. Однако рисунок — это не доказательство, а лишь информация для выработки гипотезы. Попробуем ее доказать.
Рассматриваемая задача и рисунок к ней расположены на плоскости. Давайте посмотрим на эту плоскость извне — из объемлющего трехмерного пространства.
Построим три сферы, чьими экваторами являются изначальные окружности. Конусы, попарно охватывающие сферы, в качестве образующих будут иметь касательные, рассматриваемые в задаче. Точки, которые, по нашей гипотезе, лежат на одной прямой, будут вершинами конусов.
Положим на конусы плоскость. Верхние образующие конусов попарно пересекаются и определяют плоскость однозначно. Интересующие нас точки — вершины конусов — принадлежат этой плоскости, так же, как и изначальной — «экваториальной» плоскости. А две (непараллельные) плоскости пересекаются по
прямой! Значит, действительно, как и было предположено, эти три точки — пересечения попарных касательных к трем произвольным окружностям —
лежат на одной прямой.
Эта теперь уже доказанная и нами теорема носит имя французского математика — Гаспара Монжа.
Литература
• A.Shen Three-Dimensional Solutions for Two-Dimensional Problems // The Mathematical Intelligencer. 1997. V. 19, N 3. P. 44-47.