Bab 2 Teori Dasar

Bab 2
Teori Dasar
2.1
Erlanger Program
Erlanger program digunakan untuk menjelaskan geometri. Erlanger program
memungkinkan pengembangan yang seragam dan perbandingan geometri yang
berbeda. Membandingkan dua geometri diantaranya berarti menentukan apakah
konsep dari satu geometri adalah seluruhnya termasuk di dalam yang geometri
yang lain. Erlanger Program menyediakan sebuah rangka untuk mengklasi…kasikan
berbagai ide geometri dan menyediakan sebuah teknik pembuktian seragam yang
dapat dipakai untuk semua teorema dari semua geometri.
2.1.1
Kongruen
Dua bentuk disebut kongruen dalam pengukuran Euclidean jika dua bentuk
adalah sama: sisi yang bersesuaian mempunyai panjang yang sama, sudut yang
bersesuaian memiliki ukuran yang sama dan sebagainya. Bentuk-bentuk kongruen mempunyai sifat geometri yang sama, sehingga sebarang pernyataan benar
mengenai satu bentuk adalah otomatis benar untuk sebarang bentuk kongruen.
Kongruen dalam pengukuran Euclidean di adopsi dalam Erlanger program,
sehingga dua bentuk kongruen jika mengawetkan ukuran. Geometri dimulai den4
BAB 2. TEORI DASAR
5
gan bidang (atau himpunan yang lain) tanpa aksioma, postulat atau sebarang
ide pengukuran. Geometri dapat diklasi…kasikan dengan berbagai cara mende…nisikan kongruen.
Hubungan kongruen harus mempunyai tiga sifat berikut:
(a) A = A untuk sebarang bentuk A (re‡eksi).
(b) Jika A = B, maka B = A (simetri).
(c) Jika A = B dan B = C, maka A = C (transitif).
2.1.2
De…nisi dari Sebuah Geometri
Misalkan dua bentuk A dan B. A dan B kongruen (ditulis A = B) jika dan hanya
jika A = f (B) = ff (z) : z dalam Ag dimana f adalah transformasi kongruen.
Dari sifat-sifat di atas diterjemahkan menjadi syarat transformasi kongruen sebagai berikut:
(a) fungsi identitas f (z) = z adalah sebuah transformasi kongruen,
(b) jika f (z) adalah sebuah transformasi kongruen, maka f bisa diinverskan dan
f
1
adalah juga sebuah transformasi kongruen,
(c) jika f (z) dan g (z) adalah transfomrasi kongruen, maka komposisi f (g (z))
adalah transformasi kongruen.
Ini mengarahkan kepada de…nisi berikut:
De…nisi 1 Misal S adalah sebuah himpunan tidak kosong. Sebuah grup transformasi G adalah sebuah koleksi dari transformasi T : S ! S sehingga
(a) G tertutup terhadap komposisi,
(b) G memuat identitas, dan
BAB 2. TEORI DASAR
6
(c) transformasi dalam G bisa diinverskan dan inversnya dalam G
De…nisi 2 Setiap geometri (S; G) terdiri atas sebuah himpunan tidak kosong S
dan sebuah grup transformasi G.
De…nisi 3 Sebuah bentuk dalam geometri (S; G) adalah sebarang A subhimpunan
dari himpunan S. Dua bentuk A dan B adalah kongruen jika terdapat sebuah
transformasi T dalam G sehingga T (A) = B, dimana T (A) dide…nisikan dengan
rumus T (A) = fT z : z adalah sebuah titik dari Ag.
2.2
Geometri Euclidean
Bagian terpenting dalam geometri adalah grup transformasi G. Grup transformasi G menentukan karakter dari geometri.
De…nisi 4 Misal E 2 adalah bidang Euclidean termasuk 1, dan misal F adalah
grup transformasi dari himpunan transformasi yang berbentuk
T (z) = zei + b
dengan
adalah konstanta Real dan b adalah konstanta kompleks. Pasangan
(E 2 ; F ) adalah model geometri Euclidean.
Model geometri Euclidean pada de…nisi di atas merupakan geometri dengan
transformasi perputaran (rotasi) dilanjutkan dengan pergeseran (translasi). Selanjutnya akan ditunjukkan geometri (E 2 ; F ) adalah sebuah geometri.
(a) Misalkan T; S 2 F dengan
T (z) = zei + b
dan
S (z) = zei + c
BAB 2. TEORI DASAR
dengan
7
adalah konstanta Real dan b; c adalah konstanta kompleks. Se-
hingga
zei + c ei + b
T (S (z)) =
= zei2 + cei + b
misalkan cei + b = d
T (S (z)) = zei2 + d
dengan
T
adalah konstanta Real dan d adalah konstanta kompleks. Karena
S adalah transformasi rotasi dilanjutkan dengan translasi, jadi T
S
adalah transformasi dalam F .
(b) Misalkan
= 0 dan b = 0, maka
T (z) = z
adalah transfomasi identitas. Jadi F mempunyai identitas.
(c) Misalkan T
g = be
i
1
(z) = zei
dan
pleks. Karena T
sehingga T
1
g adalah transformasi invers dari T , dengan
adalah konstanta Real dan g; b adalah konstanta kom1
adalah transformasi rotasi dilanjutkan dengan translasi,
2 F , maka
T
1
(T (z)) =
zei + b e
= zei e
i
i
+ be
g
i
be
i
= z
dan
T T
1
(z)
=
i
ze
g ei + b
= ze
i
ei
gei + b
= ze
i
ei
be
= z
= z
b+b
i
ei + b
BAB 2. TEORI DASAR
1
Jadi T
8
adalah transformasi invers dari T . Jadi F memuat invers.
Berdasarkan (a)-(c) di atas maka (E 2 ; F ) adalah model geometri Euclidean.
2.3
Ruang Euclidean
Ruang Euclidean mempunyai aspek aljabar dan geometri. Dalam aspek aljabar
ruang Euclidean mempunyai sifat vektor di R2 . Ruang vektor R2 memenuhi sifat
berikut.
De…nisi 5 Ruang vektor (R2 ; +; ) adalah himpunan tidak kosong R2 dengan operasi biner + : R2 R2 ! R2 dan sebuah operasi : R R2 ! R2 yang memenuhi
sifat berikut.
Untuk setiap x; y; z 2 R2 berlaku (x + y) + z = x + (y + z) :
(sifat asosi-
atif)
Untuk setiap x; y 2 R2 berlaku x + y = y + x:
(sifat komutatif)
Terdapat 0 2 R2 untuk setiap x 2 R2 sehingga berlaku x+0 = x:
Terdapat
0:
(identitas)
x 2 R2 untuk setiap x 2 R2 sehingga berlaku x + ( x) =
(invers)
Terdapat 1 2 R untuk setiap x 2 R2 sehingga berlaku 1 x = x:
Untuk setiap c 2 R dan untuk setiap x; y 2 R2 berlaku c (x + y) = cx +
cy:
(sifat distributif)
Untuk setiap c; d 2 R dan untuk setiap x 2 R2 berlaku (c + d) x = cx + dx:
Untuk setiap c; d 2 R dan untuk setiap x 2 R2 berlaku c (dx) = (cd) x:
Ruang Euclidean secara aljabar sama denan ruang vektor sehingga penyelesaian untuk persamaan
a + x = b dan x + a = b;
untuk a; b 2 R2
(2.1)
BAB 2. TEORI DASAR
adalah x = b
9
a. Persamaan (2.1) mempunyai satu penyelesaian karena ruang
vektor mempunyai sifat komutatif.
Untuk melengkapi ruang Euclidean, maka ruang vektor mempunyai norm yang
dide…nisikan dari hasil kali dalam ruang vektor R2 .
De…nisi 6 Misalkan sebarang x; y 2 R2 dengan x = (x1 ; x2 ) dan y = (y1 ; y2 ) dan
x1 ; x2 ; y1 ; y2 2 R, hasil kali dalam adalah
x y = x1 y1 + x2 y2 :
Berdasarkan de…nisi hasil kali dalam di atas dide…nisikan norm.
De…nisi 7 Misalkan sebarang x 2 R2 dengan x = (x1 ; x2 ) dan x1 ; x2 2 R, norm
x adalah
1
2
kxk = (x x) =
yang memenuhi sifat berikut:
kxk
q
x21 + x22
0 untuk setiap x 2 R2 .
Jika kxk = 0, maka x = 0:
(vektor nol)
kcxk = jcj kxk untuk setiap x 2 R2 dan setiap c 2 R.
Sehingga jarak antara dua titik x; y 2 E 2 dalam ruang Eulcidean (E 2 ) adalah
d (x; y) = kx
yk :
Jadi ruang Euclidean adalah ruang vektor yang dilengkapi dengan fungsi jarak d
(metrik). Konsep jarak adalah hal penting dalam geometri.
Teorema 8 Jarak antara dua titik dalam ruang Euclidean memenuhi sifat berikut.
Untuk setiap x; y 2 E 2 , berlaku d (x; y)
0:
Untuk setiap x; y 2 E 2 , berlaku d (x; y) = 0 jika dan hanya jika x = y:
BAB 2. TEORI DASAR
10
Untuk setiap x; y 2 E 2 , berlaku d (x; y) = d (y; x) :
Untuk setiap x; y; z 2 E 2 , berlaku d (x; y) + d (y; z)
d (x; z) :
Identitas dalam ruang Euclidean adalah
kx + yk2 = kxk2 + kyk2 + 2x y
(2.2)
dengan x; y 2 E 2 .
Pembuktian identitas dalam ruang Euclidean (persamaan (2.2)) terdapat dalam
Lampiran B. Jika x; y saling tegak lurus maka diperoleh teorama Pythagoras
kx + yk2 = kxk2 + kyk2 :
Identitas polarisasi dalam ruang Euclidean adalah
kx + yk2
kx
yk2 = 4x y
(2.3)
dengan x; y 2 E 2 .
Pembuktian identitas polarisasi dalam ruang Euclidean (persamaan (2.3)) terdapat dalam Lampiran B.
2.3.1
Garis
Garis dalam geometri Euclidean adalah vektor yang menghubungkan pasangan
titik. Sebuah garis yang melalui dua titik a; b 2 E 2 memenuhi persamaan berikut:
r (t) = a + t ( a + b)
(2.4)
dengan t 2 R. Jika t = 0 merupakan titik a dan jika t = 1 merupakan titik b.
Jadi untuk t 2 [0; 1] merupakan segmen garis dari a ke b, lihat gambar 2.1.
BAB 2. TEORI DASAR
11
Gambar 2.1 Segmen garis
Untuk sebarang vektor v 2 E 2 , dide…nisikan v = ftv : t 2 Rg adalah sebuah
arah merupakan himpunan semua vektor yang tidak nol. Jika p adalah sebarang
titik di E 2 dan v adalah vektor tidak nol, maka
l = fx : x
p 2 vg atau l = p + v
disebut garis yang melalui p dengan arah v, lihat gambar 2.2.
Gambar 2.2 Garis l = p + v
Misalkan terdapat dua vektor u dan v di E 2 , maka sudut antara u dan v
adalah
u v = cos
dengan
2 [0; ], lihat gambar 2.3.
Gambar 2.3 Sudut antara u dan v
(2.5)
BAB 2. TEORI DASAR
2.3.2
12
Aturan Cosinus dalam Ruang Euclidean
Misalkan a; b; c adalah titik pada segitiga Euclidean, dan A = b c; B = a c; C =
a b merupakan sisi-sisi pada segitiga Euclidean, juga ; ; adalah sudut dengan
sisi yang bersesuaian (lihat gambar 2.4), maka
Gambar 2.4 Segitiga Euclidean
kCk2 = ka
bk2
= ka + c
= k(c
c
bk2
b) + (a
c)k2
= k( A) + Bk2
berdasarkan persamaan identitas dalam ruang Euclidean (2.2), diperoleh
kCk2 = k Ak2 + kBk2 + 2 ( A) B
= kAk2 + kBk2 + 2 ( A) B, sifat norm
= kAk2 + kBk2
berdasarkan persamaan (2.5) maka
A
kAk
2A B
B
kBk
kCk2 = kAk2 + kBk2
= cos , sehingga
2 kAk kBk cos :
(2.6)
Persamaan di atas merupakan hukum cosinus dalam ruang Euclide. Jika A; B
saling tegak lurus maka akan diperoleh Teorema Pythagoras sebagai berikut:
kCk2 = kAk2 + kBk2 :
BAB 2. TEORI DASAR
2.4
13
Geometri Mobius
Grup transformasi yang digunakan dalam geometri Mobius sangat luas, termasuk
semua grup transformasi dari semua geometri non-Euclidean.
De…nisi 9 Misal C + dengan bidang kompleks termasuk 1, dan misal M adalah
himpunan transformasi berbentuk
T (z) =
az + b
cz + d
dengan a, b, c, dan d adalah konstanta kompleks, dan ad bc 6= 0 (determinan dari
T ), M disebut transformasi Mobius. Pasangan (C + ; M ) adalah model geometri
Mobius.
Untuk menunjukkan bahwa geometri Mobius adalah sebuah geometri, harus
dijelaskan bahwa
(a) Transformasi Mobius M mempunyai komposisi transformasi yang berada
dalam M . Misalkan T; S 2 M yaitu
T (z) =
az + b
cz + d
dan
ez + f
gz + h
dengan a; b; c; d; e; f; g; h adalah konstanta kompleks, ad
S (z) =
bc 6= 0 dan eh
f g 6= 0. Sehingga
a
T (S (z)) =
c
ez+f
gz+h
+b
ez+f
gz+h
+d
=
(ae + bg) z + (af + bh)
(ce + dg) z + (cf + dh)
dengan
(ae + bg) (cf + dh)
(af + bh) (ce + dg) = acef + adeh + bcf g + bdgh
acef
adf g
bceh
bdgh
= adeh + bcf g
adf g
bceh
= ad (eh
bc (eh
= (ad
f g)
bc) (eh
f g)
f g)
BAB 2. TEORI DASAR
karena ad
14
bc 6= 0 dan eh
f g 6= 0, maka
(af + bh) (ce + dg) 6= 0:
(ae + bg) (cf + dh)
Berarti komposisi dari dua transformasi Mobius adalah transformasi Mobius. Jadi M mempunyai komposisi transformasi.
(b) Misalkan a = d = 1 dan b = c = 0, maka diperoleh transformasi
T (z) = z:
Jadi M mempunyai transformasi identitas.
(c) Misalkan T
T
1
1
adalah transformasi invers dari T dengan ad
2 M , dengan
T
1
dz b
cz + a
(z) =
maka
T
1
(T (z)) =
=
=
=
=
d
az+b
cz+d
az+b
cz+d
b
c
+a
d (az + b) b (cz + d)
c (az + b) + a (cz + d)
adz + bd bcz bd
acz bc + acz + ad
(ad bc) z
(ad bc)
z
dan
T T
1
(z)
=
=
=
=
=
a
dz b
cz+a
dz b
cz+a
c
a (dz
c (dz
adz
cdz
(ad
(ad
z
+b
+d
b) + b ( cz + a)
b) + d ( cz + a)
ab bcz + ab
bc cdz + ad
bc) z
bc)
bc 6= 0 sehingga
BAB 2. TEORI DASAR
sehingga T
1
15
adalah transformasi invers di M . Jadi M mempunyai trans-
formasi invers.
Berdasarkan (a)-(c) maka geometri Mobius (C + ; M ) adalah sebuah geometri.
Teorema yang akan dijelaskan berikut sangat penting. Ini menjelaskan kebebasan gerak dengan transformasi Mobius.
Lemma 10 Jika T bukan transformasi identitas, maka T hanya mempunyai satu
atau dua titik tetap. Sebuah transformasi Mobius dengan tiga atau lebih titik tetap
adalah transformasi identitas.
Teorema 11 (Teorema dasar geometri Mobius) Terdapat tepat sebuah transformasi yang memetakan tiga bilangan kompleks yang berbeda z1 ; z2 ; z3 ke tiga bilangan kompleks yang berbeda w1 ; w2 ; w3 .
Bukti. Diklaim bahwa terdapat sebuah tranformasi Mobius yang memetakan
tiga bilangan kompleks z1 ; z2 ; z3 ke tiga bilangan tertentu 1; 0; 1. Berarti, yang
harus dilakukan adalah mencari sebuah transformasi Mobius T sehingga
T (z1 ) = 1; T (z2 ) = 0; T (z3 ) = 1
Jika T dapat mentransformasikan sebarang bilangan z1 ; z2 ; z3 yang diberikan,
maka dengan menempatkan w1 ; w2 ; w3 di z1 ; z2 ; z3 diperoleh sebuah transformasi
S sehingga
S (w1 ) = 1; S (w2 ) = 0; S (w3 ) = 1
Maka komposisi U = S
1
T adalah transformasi yang diinginkan karena
U (z1 ) = S
1
(T (z1 )) = S
1
(1) = w1
U (z2 ) = S
1
(T (z2)) = S
1
(0) = w2
U (z3 ) = S
1
(T (z3 )) = S
1
(1) = w3
Kemudian akan dibuktikan bahwa terdapat transformasi U adalah tunggal. Misalkan V adalah sebuah transformasi lain yang memetakan z1 ke w1 ,z2 ke w2 , dan
BAB 2. TEORI DASAR
z3 ke w3 . Maka V
nya V
1
1
16
U mempunyai tiga titik tetap. Berdasarkan lemma sebelum-
U haruslah transformasi identitas, maka V = U .
Kemudian akan ditentukan transformasi T , yang memetakan z1 ; z2 ; z3 ke
1; 0; 1. Transformasi tersebut adalah:
T (z) =
z
z
z2 z1
z3 z1
z3
z2
(2.7)
sehingga bukti dari teorema lengkap.
Persamaan (2.7) sangat penting dalam transformasi Mobius, yang dide…nisikan sebagai berikut:
De…nisi 12 Cross ratio adalah fungsi dari empat konstanta kompleks
T (z) =
z
z
z2 z1
z3 z1
z3
z2
dengan z1 ; z2 ; z3 adalah konstanta tetap, maka cross ratio adalah transformasi
Mobius yang tepat memetakan z1 ke 1, z2 ke 0, dan z3 ke 1:
2.4.1
Geometri Hiperbolik
Geometri hiperbolik terlihat sangat nyata, hampir lazim, dengan garis lurus,
jarak, lingkaran, dan segitiga dengan geometri Euclide. Dengan menggunakan
de…nisi cross ratio diatas, berikut ini dide…nisikan geometri hiperbolik.
De…nisi 13 Misal D= fz : jzj < 1g adalah cakram satuan dalam bidang kompleks, dan misal H adalah sebuah himpunan transformasi dari D yang berbentuk
T (z) =
z
z
z2 z1
z3 z1
z3
z2
(2.8)
dengan z1 ; z2 ; z3 adalah konstanta tetap dan z; z1 ; z2 ; z3 2 D. Pasangan (D;H)
adalah model geometri hiperbolik.
Himpunan D disebut bidang hiperbolik. Grup H adalah grup hiperbolik.
Karena H adalah sebuah grup dari M dan D adalah sebuah subhimpunan dari
C + , geometri hiperbolik adalah sebuah subgeometri dari geometri Mobius. Oleh
BAB 2. TEORI DASAR
17
karena itu setiap pernyataan benar dalam geometri Mobius adalah benar juga
dalam geometri hiperbolik. Bagaimanapun, setiap bentuk dalam geometri hiperbolik mempunyai bentuk kongruen yang lebih sedikit daripada dalam geometri
Mobius (karena geometri hiperbolik mempunyai transformasi lebih sedikit daripada geometri Mobius). Model geometri hiperbolik dengan himpunan D disebut
model Poincare.
Jarak dua titik z1 ; z2 2 D dalam geometri hiperbolik (geometri Poincare)
dide…nisikan sebagai berikut:
0
d (z1 ; z2 ) = ln @
1+
z2 z1
1 z 1 z2
1
z2 z1
1 z 1 z2
1
A.
Sehingga jarak suatu titik z 2 D terhadap titik pusat cakram satuan adalah:
d (0; z) = ln
2.4.2
1 + jzj
1 jzj
.
Garis lurus
Dalam geometri Mobius, kita hanya mempelajari satu bentuk cline (lingkaran
Euclide dan garis lurus Euclide).
Dalam geometri hiperbolik tidak menjadi
masalah bahwa semua cline kongruen. Sebagai contoh: lingkaran satuan adalah
tepat satu, berarti tidak ada lingkaran lain atau garis lurus Euclide yang kongruen terhadap lingkaran satuan. (Tentu saja, lingkaran satuan tidak benarbenar dalam bidang hiperbolik.)
Contoh kedua adalah sebuah himpunan lingkaran yang tegak lurus terhadap
cakram satuan. Himpunan lingkaran ini memainkan hukum dari garis lurus dalam
geometri hiperbolik, sebagaimana dijelaskan de…nisi dan teorema berikut.
De…nisi 14 Garis lurus hiperbolik adalah diameter lingkaran atau lingkaran dalam
bidang kompleks yang memotong cakram satuan dengan sudut siku-siku.
BAB 2. TEORI DASAR
18
Gambar 2.5 Bidang hiperbolik dan beberapa garis lurus
hiperbolik
Teorema 15 Dalam geometri hiperbolik, semua garis lurus hiperbolik adalah kongruen. Dua titik dalam bidang hiperbolik menentukan tepat sebuah garis lurus
hiperbolik.
Bukti. Simetri adalah kunci dari bukti ini. Misal T adalah sebuah transformasi
dari geometri hiperbolik. Misal z adalah titik simetri terhadap z yang berhubungan terhadap cakram satuan. Karena simetri diawetkan semua transformasi Mobius, titik T z dan T z akan simetri yang berhubungan dengan lingkaran diperoleh
dengan menggunakan T ke cakram satuan. Tetapi T memetakan cakram satuan
ke dirinya.
Bukti teorema di atas, juga membuktikan lemma berikut ini.
Lemma 16 Setiap transformasi dari geometri hiperbolik memetakan setiap pasangan titik simetri yang berhubungan dengan cakram satuan ke pasangan titik simetri
lain yang berhubungan dengan cakram satuan.
Sekarang, misal C adalah sebarang garis lurus, dan misal z0 sebarang titik
di bidang hiperbolik pada C. Karena C adalah sebuah cline yang tegak lurus
terhadap cakram satuan, C juga harus melalui titik z0 yang diluar cakram satuan
dan simetri terhadap z0 yang berhubungan dengan cakram satuan.
Misal T adalah sebuah transformasi dari grup hiperbolik membawa z0 ke
0 seperti dalam persamaan (2.8). Titik simetri z0 akan dikirim ke 1. Maka
BAB 2. TEORI DASAR
19
dari itu, T (C) adalah sebuah garis lurus Euclide tegak lurus terhadap cakram
satuan dan melalui titik pusat. Dengan kata lain, T (C) adalah sebuah diameter
dari cakram satuan. Selanjutnya T mentransformasikan C, dan membuat T (C)
menjadi x-absis. Aksi dari T diilustrasikan dalam gambar 2.6.
Gambar 2.6
Menempatkan sebuah garis lurus dalam posisi standar dalam
geometri hiperbolik
Ini membuktikan bahwa setiap garis lurus hiperbolik C kongruen terhadap
sebuah garis lurus standar yang spesi…k: x-absis. Karena itu, semua garis lurus
hiperbolik adalah kongruen.
Kemudian, misal z1 dan z2 adalah sebarang dua titik dalam bidang hiperbolik. Untuk membuktikan bahwa terdapat sebuah garis lurus hiperbolik yang
unik melalui z1 dan z2 , kita dapat menempatkan z1 dan z2 dalam sebarang posisi kongruen yang sesuai. Gunakan kebebasan gerak yang sama sebagai dalam
bagian pertama dari bukti, kita dapat menempatkan z1 di titik asal dan kemudian
mentransformasikan z2 ke sebuah titk di suatu tempat sepanjang x-absis positif.
Sekarang, setiap garis lurus hiperbolik melalui 0 juga melalui titik simetri 1
yang berhubungan dengan cakram satuan. Dengan kata lain, setiap garis lurus
hiperbolik melalui 0 (= z1 ) adalah sebuah garis lurus Euclide biasa (diameter
cakram satuan).
Dari geometri Euclide, terdapat sebuah garis lurus Euclide melalui z1 (= 0)
dan z2 (pada x-absis positif). (Garis ini merupakan x-absis). Karena itu, dalam
kasus z0 = 0, garis lurus Euclide melalui z1 adalah sama seperti garis lurus
BAB 2. TEORI DASAR
20
hiperbolik, ini membuktikan teorema.
2.4.3
Paralelisme
Dalam geometri Euclide, garis paralel dide…nisikan sebagai garis yang tidak pernah berpotongan. Berdasarkan de…nisi tersebut maka diperoleh de…nisi paralelisme
dalam geometri hiperbolik sebagai berikut:
De…nisi 17 Titik pada cakram satuan disebut titik ideal. Dua garis hiperbolik
disebut paralel jika tidak berpotongan dalam D tetapi mempunyai satu titik ideal
bersama. Dua garis hiperbolik disebut hiperparalel jika tidak berpotongan di dalam
D dan tidak mempunyai titik ideal bersama.
Gambar 2.7 Jenis paralel
Gambar 2.7 menunjukkan sebuah diameter cakram satuan, sebuah garis paralel
terhadap diameter cakram satuan, dan beberapa garis hiperparalel terhadap diameter cakram satuan. Catatan bahwa dua garis hiperparalel terhadap sebuah
garis mungkin berpotongan, sebuah keadaan yang tidak pernah terjadi dalam
geometri Euclide. Garis paralel dan garis hiperparalel untuk selanjutnya disebut
garis paralel.
Untuk menyelidiki postulat paralel, misalkan sebuah garis srq dan sebuah titik
p tidak di srq. Akan diasumsikan (dengan menggunakan sebuah transformasi jika
perlu) bahwa sebuah titik p pada titik asal. Sekarang buat sebuah garis tegak
lurus dari p ke garis srq, diperoleh seperti gambar 2.8.
BAB 2. TEORI DASAR
21
Gambar 2.8 Sudut paralel
Perhatikan bahwa terdapat dua garis melalui p paralel terhadap srq yaitu pq
dan ps. Jika sebuah sinar melalui p membuat sudut dengan pr sama dengan ,
maka ps akan paralel terhadap srq. Sudut
disebut sudut paralel. Jika sebuah
sinar melalui p membuat sudut lebih besar dari , maka garis tersebut hiperparalel
terhadap srq, dan jika garis melalui p membuat sebuah sudut kurang dari , maka
garis tersebut memotong srq.
Sudut paralel selalu lancip. Ini dapat dilihat dengan melihat pada segitiga pqr
dalam gambar 2.8 (menggunakan garis lurus qr). Segitiga ini mempunyai sebuah
sudut tumpul di r, dimana sudut di p (dimana sudut paralelisme) haruslah lancip.
Ini mendemonstrasikan kegagalan dari postulat paralel Euclide: garis hiperbolik pr memotong dua garis hiperbolik pq dan srq dalam suatu cara bahwa
jumlah dari sudut interior ( , tambah sudut siku-siku di r antara garis hiperbolik
pr dan srq) adalah kurang dari dua sudut siku-siku. Kemudian, dua garis pq dan
srq tidak berpotongan dalam bidang hiperbolik.