Twee rechte lijnen, twee vlakken of een lijn en een vlak worden evenwijdig of parallel genoemd als hun onderlinge afstand overal hetzelfde is, dus als zij overal even ver, 'even wijd' van elkaar liggen verwijderd. Om aan te geven dat twee lijnen, een lijn en een vlak of twee vlakken evenwijdig zijn, wordt het teken gebruikt. Als de twee lijnen en evenwijdig zijn, wordt dat genoteerd als .
Het Nederlands heeft als een van de weinige West-Europese talen een eigen woord voor evenwijdig, bedacht door Simon Stevin (1548-1620). Andere West-Europese talen hebben meestal een woord dat van het Oudgriekse παράλληλος, par-allè-los, parallel, komt, dat 'naast elkaar' betekent.[1]
Evenwijdige rechte lijnen zijn alleen in een euclidische meetkunde mogelijk, die een vectorruimte beschrijft die niet is gekromd. Voor de ligging van twee lijnen in een plat vlak zijn er drie mogelijkheden. Ze hebben:
twee punten gemeenschappelijk, de lijnen vallen in dat geval samen,
precies één punt gemeen, de lijnen snijden elkaar,
geen punten gemeen, ze zijn evenwijdig.
In de euclidische meetkunde luidt het axioma van Playfair,[2] dat equivalent is met het parallellenpostulaat, het vijfde postulaat van Eucides:
Door een punt buiten een oneindig lange rechte lijn gaat precies één oneindig lange lijn die de eerste niet snijdt.
Als is gegeven dat twee lijnen evenwijdig zijn en er is een derde lijn die beide lijnen snijdt, zijn er enkele hoeken gelijk, namelijk de F- en Z-hoeken.
Als in de driedimensionale euclidische ruimte twee lijnen evenwijdig zijn, is er een vlak waarin beide lijnen liggen. Lijnen die niet in hetzelfde vlak liggen, kruisen elkaar.
Tweedimensionaal
twee lijnen die loodrecht staan op dezelfde lijn, zijn evenwijdig (stelling);
de lijn door de middens van twee zijden van een driehoek is evenwijdig met de (drager van de)[3] derde zijde van die driehoek (stelling);
de (dragers van de) zijden van een parallellogram zijn twee aan twee evenwijdig (definitie); en daarmee ook, twee aan twee, de zijden van een rechthoek en een vierkant;
Lijn evenwijdig met vlak, vlak evenwijdig met vlak
De definities worden in de euclidische ruimte op dezelfde manier gegeven als in het euclidische vlak:
een lijn en een vlak heten evenwijdig als alle punten op de lijn even ver van het vlak af liggen en
twee vlakken heten evenwijdig als ze overal even ver van elkaar af liggen.
Als de vlakken en niet evenwijdig zijn, snijden ze elkaar en hebben ze een lijn gemeenschappelijk, hun snijlijn. Als er behalve de gevonden snijlijn nog een gemeenschappelijk punt is, dan volgt uit enkele axioma's uit de stereometrie dat de vlakken en samenvallen.
Twee eigenschappen
De lengte van het loodrechte verbindingslijnstuk van een punt op een lijn met een punt op een daarmee evenwijdige lijn is voor alle punten van die lijn gelijk (informeel: twee evenwijdige lijnen hebben overal dezelfde afstand).
In figuur 3 zijn de lijnen en evenwijdig. is een punt van en is een willekeurig ander punt van . De lijnstukken en staan loodrecht op . Dus staan beide lijnstukken ook loodrecht op (F- en Z-hoeken). De vierhoek is dus een rechthoek, zodat .
Een lijn die evenwijdig is aan een vlak , is evenwijdig met een lijn in .
In figuur 4 is een vlak door dat snijdt. De snijlijn van en is . Omdat is, heeft geen punt gemeen met . heeft dus ook geen punt gemeen met , maar ligt wel met in hetzelfde vlak . Dus .
Berekenen van de afstand
Zoals uit de bovengenoemde eigenschap blijkt, hebben evenwijdige lijnen een onderlinge afstand. Als de evenwijdige lijnen en in een standaard -assenstelsel gegeven zijn door de vergelijkingen:
kan de onderlinge afstand , de lengte van een loodrecht verbindingslijnstuk, berekend worden. De coördinaten van de eindpunten en van zo'n lijnstuk waarvan het verlengde door de oorsprong gaat, zijn de oplossingen van de stelsels vergelijkingen:
De tweede vergelijking van elk stelsel is de vergelijking van de door de oorsprong gaande drager van het loodlijnstuk.
De oplossingen zijn:
met
Daaruit volgt:
In de vergelijkingen van de lijnen en hierboven is het getal – de vermenigvuldigingsfactor van – de richtingscoëfficiënt die de richting van de lijnen bepaalt. Omdat hebben de lijnen dezelfde richting.
Bijzonderheden
Het is soms handig af te spreken dat twee evenwijdige lijnen elkaar in het oneindige snijden, een oneigenlijk snijpunt hebben. Dit is gebaseerd op het verschijnsel dat de hoek tussen twee elkaar snijdende lijnen steeds kleiner wordt naarmate die lijnen de evenwijdige positie naderen. Daarbij komt het hoekpunt steeds verder weg te liggen. Via de limiet, bij evenwijdigheid, komt het punt dan in het oneindige te liggen.
Figuur 5. Als de hoek (groen hoekpunt) tussen twee lijnen kleiner wordt, dan gaat het hoekpunt naar oneindig.
Afhankelijk van de methode van projectie op een vlak worden in werkelijkheid evenwijdige lijnen vaak afgebeeld als elkaar in een verdwijnpunt snijdende lijnen en bij een 180°-panorama ook wel als elkaar in twee verdwijnpunten snijdende krommen. Verticale evenwijdige lijnen worden ook wel verticaal afgebeeld. Evenwijdige lijnen op een afbeelding in lijnperspectief komen in het verdwijnpunt samen.
De definitie van evenwijdigheid wordt in niet-euclidische meetkunde net zoals in een euclidische meetkunde aan de hand van de afstand opgesteld, maar is daarbij minder vanzelfsprekend.
Bij krommen kan evenwijdigheid ook aan de orde komen. Concentrische cirkels worden bijvoorbeeld evenwijdig genoemd. Het ontbreken van snijpunten is dus niet voldoende: een parabool en een cirkel die daar geheel binnen ligt hoeven nog niet evenwijdig te zijn. Daarom is het gebruikelijk ook de afstand van een punt tot een kromme erbij te betrekken. De conflictlijn van twee disjuncte vlakke krommen is de kromme die uit de punten bestaat, die tot beide krommen dezelfde afstand hebben. In formule:[4]
Het vinden van de waarde van is in de praktijk soms een probleem. Er kan evenwel gebruik gemaakt worden van huygenscirkels,[5] dit zijn concentrische cirkels met als middelpunt. is dan de lengte van de straal van de kleinste huygenscirkel die precies één punt met gemeen heeft, zie figuur 6.
In het algemeen zal het gemeenschappelijk raakpunt zijn van die huygenscirkel en . Het lijnstuk staat dan in loodrecht op de raaklijn in aan de cirkel.
Daarbij past de volgende (wat informele) definitie, die ook te gebruiken is bij de constructie van :
De krommen en zijn evenwijdig indien de punten van worden gevonden door op de normaal [6] van in de punten van een lijnstuk met steeds aan dezelfde kant van af te zetten. en zijn in dit geval parallelkrommen.
Het resultaat van een bewerking op een kromme volgens deze definitie is een kromme die in het algemeen niet van hetzelfde type is als . Alleen een lijn en een cirkel geven parallelkrommen die gelijkvormig zijn met het origineel. Zelfs bij kleine waarden van kunnen gladde krommen een parallelkromme hebben met singulariteiten, figuur 7.
De kromme wordt ook wel de iso-afstandslijn van genoemd.
In de aardrijkskunde worden de denkbeeldige breedtecirkels op de aarde ook parallelcirkels of parallellen genoemd. Elke breedtecirkel is dan evenwijdig met de evenaar, een van de wiskunde afwijkend afstandsbegrip.
Het woord parallel wordt ook in de elektrotechniek en elektronica gebruikt. Bij een parallelschakeling van twee of meer componenten zijn die zo in een schakeling aangebracht dat de spanning op alle componenten gelijk is. Parallelgeschakelde componenten hoeven in een schakeling niet evenwijdig geplaatst te zijn, als maar aan de bovenstaande voorwaarde wordt voldaan.
In CAD-programma's kunnen concentrische cirkels, evenwijdige lijnen, bogen en oppervlakken worden getekend met speciale opdrachten.[7] Alleen lijnen en cirkels geven figuren die voldoen aan de genoemde definitie van evenwijdig, zie figuur 8.
Met wordt hier bedoeld: de lengte van het lijnstuk . De formule tussen de accolades kan nu worden gelezen als: de lengtes van alle lijnstukken waarbij elke op ligt.
Vernoemd naar Christiaan Huygens (1629-1687) die dit type cirkels in 1678 gebruikte bij zijn onderzoek van golffronten en er in 1690 in zijn Théorie de la lumière over schreef