X 권
명제
같은 단위로 측정할 수 있는 선분들이 한 변인 정사각형들의 넓이는 반드시 같은 단위로 측정할 수 있다. 그러나 정사각형들의 넓이가 같은 단위로 측정할 수 있다고 해서 정사각형의 한 변의 길이들은 반드시 같은 단위로 측정할 수 있는 것은 아니다. 즉, 같은 단위로 측정할 수 있는 경도 있고 같이 단위로 측정할 수 없는 경우도 있음을 보였다. 그러므로 길이가 유리수라고 하였을 때, 그 유리수와 같이 단위로 측정할 수 있는 선분 길이는 유리수라고 하며, 길이 뿐 만아니라 그 길이인 선분을 한 변으로 하는 정사각형 넓이도 길의 유리수와 같은 단위로 측정할 수 있다는 것은 자명하다. 왜냐하면 길이를 같은 단위로 측정할 수 있는 길이인 선분을 한 변으로 하는 정사각형들의 넓이도 반드시 같은 단위로 측정할 수 있기 때문이다.
길이가 유리수인 선분을 한 변으로 하는 정사각형 넓이와 어떤 선분을 한 변으로 하는 정사각형 넓이가 같은 단위로 측정할 수 있다고 하자. 두 선분 길이의 비가 유리수이면 선분의 길이와 넓이 둘 다 모두 같은 단위로 측정할 수 있다. 그런데 두 선분의 길이를 같은 단위로 측정할 수 없으며 두 선분의 길이의 비가 유리수라고 하면, 길이는 같은 단위로 측정할 수 없으며 정사각형 넓이만을 같은 단위로 측정할 수 있다.
두 선분의 길이가 유리수이며 같은 단위로 측정할 수 있는 두 선분을 두 변으로 하는 직사각형 넓이는 유리수이다.
선분 \(\overline{\rm AB}\), \(\overline{\rm BC}\)의 길이는 유리수 이면 같은 단위로 측정할 수 있다. 그러면 두 변 \(\overline{\rm AB}\), \(\overline{\rm BC}\)의 직사각형 넓이는 (직사각형 넓이)\(=\overline{\rm AB}\cdot \overline{\rm BC}\)이다.
선분 \(\overline{\rm AB}\), \(\overline{\rm BC}\)의 길이는 유리수 이면 같은 단위로 측정할 수 있다.
그러면 두 변 \(\overline{\rm AB}\), \(\overline{\rm BC}\)의 직사각형 넓이는 (직사각형 넓이)\(=\overline{\rm AB}\cdot \overline{\rm BC}\)임을 보여야 한다.
선분 \(\rm AB\) 위에 정사각형 \(\rm ABDF\)를 그리자. 그러면 (정사각형 \(\rm ABDF\) 넓이)는 유리수이다. [X권 정의 4]
\(\overline{\rm AB}\), \(\overline{\rm BD}\)는 같은 단위로 측정할 수 있고, \(\overline{\rm AB}=\overline{\rm BD}\)이므로 \(\overline{\rm BD}\), \(\overline{\rm DC}\)는 같은 단위로 측정할 수 있다.
그리고 \(\overline{\rm BD}:\overline{\rm BC}=\)(정사각형 \(\rm ABDF\) 넓이)\(:\)(직사각형 \(\rm ABCE\) 넓이)이다. [VI권 명제 1]
그러므로 (정사각형 \(\rm ABDF\) 넓이), (직사각형 \(\rm ABCE\) 넓이)는 같은 단위로 측정할 수 있다. [X권 명제 11]
그런데 (정사각형 \(\rm ABDF\) 넓이)는 유리수이다. 그러므로 (직사각형 \(\rm ABCE\) 넓이)도 유리수이다. [X권 정의 4]
그러므로 두 선분의 길이가 유리수이며 같은 단위로 측정할 수 있는 두 선분을 두 변으로 하는 직사각형 넓이는 유리수이다.
Q.E.D.
이 명제는 처음으로 유리수와 유리수의 제곱을 다루고 있다.
이 명제는 [X권 명제 25]을 시작으로 [X권]에서 몇 번 사용된다. [보조명제]는 [X권 명제 23]에서 사용된다.