Аксиоматическая теория строится следующим образом:
1) даются неопределяемые понятия (в нашем случае это точка и прямая);
2) вводятся неопределяемые отношения (связи между понятиями – «лежать между», «принадлежать» и так далее);
3) даётся система аксиом – то есть утверждений, принимаемых без доказательства;
4) на основе аксиом и законов математической логики доказываются теоремы.
Аксиом, как правило, немного, а вот теорем – бесконечное множество. К аксиомам планиметрии можно отнести следующие:
1. Какова бы ни была прямая, существуют точки, принадлежащие этой прямой, и точки, не принадлежащие ей.
Через любые две точки можно провести прямую, и только одну.
2. Из трёх точек на данной прямой одна и только одна лежит между двумя другими.
3. Каждый отрезок имеет определённую длину, большую нуля. Длина отрезка равна сумме длин его частей, на которые он разбивается любой его точкой.
4. Прямая разбивает плоскость на две полуплоскости.
5. Каждый угол имеет определённую градусную меру, большую нуля. Развёрнутый угол равен 180°. Градусная мера угла равна сумме градусных мер углов, на которые он разбивается любым лучом, проходящим между его сторонами.
6. На любом луче от его начальной точки можно отложить отрезок заданной длины, и только один.
7. От любого луча в заданную полуплоскость можно отложить угол с заданной градусной мерой, меньшей 180°, и только один.
8. Каков бы ни был треугольник, существует равный ему треугольник в заданном расположении относительно данного луча.
9. Через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести не более одной прямой, параллельной данной.
На основе приведённых аксиом доказываются различные свойства геометрических фигур (теоремы). Доказать теорему – значит провести логически правильное рассуждение о свойстве той или иной геометрической фигуры.
Любая теорема состоит из двух частей: условия и заключения. Записывают это так: У → З (из условия следует заключение; или: если У, то З). Например: У = «углы α и β – вертикальные», З = «углы α и β равны». Получаем верное утверждение (теорему):У → З (если углы и – вертикальные, то они равны, или, проще: вертикальные углы равны).
К каждому утверждению У → З, называемому прямым, можно написать ещё три:
З → У – обратное утверждение;
не У → не З – противоположное утверждение;