¿Por qué los ángulos verticales son congruentes cuando dos líneas se cruzan entre sí?

Intentaré hablar solo en términos geométricos. Le sugiero que dibuje el diagrama que describo para seguir el argumento.

Digamos que las líneas AC y BD se cruzan en el punto X. Luego, el ángulo AXB combinado con el ángulo BXC forma el ángulo AXC, que es una línea recta. Sin embargo, el ángulo BXC y el ángulo CXD se combinan con el ángulo BXD, que también es una línea recta. Como el ángulo BXC está incluido en ambas combinaciones y ambas combinaciones forman líneas rectas, obtenemos que el ángulo AXB debe ser congruente con el ángulo BXD.

Por lo tanto, los ángulos opuestos entre sí a través de una intersección de dos líneas son congruentes.

Si quieres medir los ángulos en grados y usar álgebra, aquí hay otra forma de escribir la misma prueba:

ángulo AXB + ángulo BXC = ángulo AXC = 180

ángulo BXC + ángulo CXD = ángulo BXD = 180

por lo tanto:

ángulo AXB + ángulo BXC = ángulo BXC + ángulo CXD

por lo tanto:

ángulo AXB = ángulo CXD

Recuerde que si ∠BAC [matemática] ∠BAC [/ matemática] y ADBAD [matemática] ∠BAD [/ matemática] son ​​ángulos suplementarios, y si ∠B′A′C ′ [matemática] ∠B′A′C ′ [ / math] y ∠B′A′D ′ [math] ∠B′A′D ′ [/ math] son ​​ángulos suplementarios, y si ∠BAC≅∠B′A′C ′ [math] ∠BAC≅∠B ′ A′C ′ [/ math], luego también ∠BAD≅∠B′A′D ′ [math] ∠BAD≅∠B′A′D ′ [/ math]. (Esta es la Proposición 9.2 en la página 92 ​​de Geometría de Robin Hartshorne : Euclides y más allá ). Puede encontrar una prueba aquí.

Ahora los ángulos verticales están definidos por los rayos opuestos en las mismas dos líneas. Suponga que α [matemática] α [/ matemática] y α ′ [matemática] α ′ [/ matemática] son ​​ángulos verticales, por lo tanto, cada uno suplementario a un ángulo β [matemático] β [/ matemático]. Dado que β [matemática] β [/ matemática] es congruente consigo misma, la proposición anterior muestra que α≅α ′ [matemática] α≅α ′ [/ matemática].

No voy a hacer un dibujo, pero etiquetemos los ángulos consecutivos [matemática] a [/ matemática], [matemática] b [/ matemática] y [matemática] c [/ matemática].

[matemáticas] a + b = 180 [/ matemáticas] grados

[matemáticas] b + c = 180 [/ matemáticas] grados

Restando ecuaciones

[matemáticas] a – c = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] a = c [/ matemáticas]