三角不等式是数学上的一个不等式,表示从A到B再到C的距离永不少于从A到C的距离;亦可以说是两项独立物件的量之和不少于其和的量。它除了适用于三角形之外,还适用于其他数学范畴及日常生活中。
在三角形ABC中,这个式子用标量可以写作
。
当该式取不等号时,可以由欧几里得第五公设导出;欧几里得给出的证明记载于《几何原本》第一卷命题20:(证明所用的辅助图像见右)
现在,我们有三角形ABC。延长
至点D,并使
,联结
。
那么,三角形BCD为等腰三角形,所以
。记它们均为
。
根据欧几里得第五公设,角
也就是
大于角
(
,也就是
);
由于角
对应边
,角
对应边
,因此
(大角对大边,命题19)。
又由于
,所以
,即证。
如果我们将该式左右各减去
,便能得到
,这便是三角不等式的另一种表达方法:三角形的两边之差小于第三边。
当该式取等号的时候,其已经不属于欧氏几何的范畴,这种情况只有可能在球面三角形中出现,此时
,而a, b, c为三角形三边的长。
用向量的写法,这个不等式可以写成:
上式和标量的写法明显是等价的。
考虑到
,该式也可以写成:
,这种情况的形式和下方实数中的形式是一致的。
如果根据向量构建平面直角坐标系,则可以用代数的方式予以证明。
还是以右图中的三角形为例子。假设在坐标系中,向量
的方向向量为
,向量
的方向向量为
,
那么因为
,得向量
的方向向量为
。
因此,
,
。
所以,
。
而
,
,
两者相减再配方,得到
,该式实际上是
的值。
当且仅当
时,该式的值为0,而此时我们可以推出
,这说明
和
、
和
都是平行的。而由于
,也就是向量
的终点和
,也就是向量
的起点是相同的,显然
和
共线。这种情况在欧氏几何中是不可能的,只有在非欧几何的情况下才能成立。用
和
平行也一样能够推出