Aktuelle Version vom 1. Juli 2010, 17:56 Uhr

Inhaltsverzeichnis

1 Strecken, intuitiv
2 Längenmessung
- 2.1 Messen: Andere Länder andere Sitten
- 2.2 Die Idee der Längenmessung
3 Der Abstand zweier Punkte
4 Der Begriff der Strecke
- 4.1 Definition II.3: (Strecke, Endpunkte einer Strecke)
- 4.2 Definition II.4: (Länge einer Strecke)
5 Halbgeraden bzw. Strahlen

Strecken, intuitiv

Punkte, Geraden und Ebenen können wir in unserer Geometrie nicht definieren. Für Strecken wird uns das gelingen.

Eine intuitive Vorstellung von Strecken haben wir schon: Eine Strecke ist die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten. Diese Vorstellung gilt es nun zu präzisieren.

Grundlegend dafür, um was für eine konkrete Strecke es sich jeweils handelt scheint die Angabe zweier Punkte zu sein (kürzeste Verbindung zweier Punkte).

Das Attribut kürzeste deutet auf das Messen von Längen hin. Das Messen von Längen wird dann auch der Knackpunkt bezüglich einer Definition des Begriffs der Strecke sein.

Längenmessung

Messen: Andere Länder andere Sitten

Rory, ein irischer Schüler, wechselt für ein Jahr an die IGH im Hasenleiser. Die Beibehaltung gewisser Gewohnheiten aus Irland könnte für Rory in Deutschland Probleme mit sich bringen: In Irland schmeckt das Guinness besser und vor allem wird es in der Maßeinheit Pint ausgeschenkt. Ein Pint ist etwas mehr als ein halber Liter: 0,56826125 l.

Rory ist ein sehr ordentlicher Schüler und hat sein Schullineal aus Irland mitgebracht. Zum Messen würde dieses in Deutschland allerdings nur dann etwas nützen, wenn es über eine zweite Skale in cm verfügen würde.

Die Idee der Längenmessung

Strecken werden bereits in Klasse 1 gemessen. Was ist das eigentlich, das Messen von Strecken. Wie würden Sie es den Schülern der Klassenstufen für die Sie ausgebildet werden erklären? Ergänzen Sie hier:

Der Abstand zweier Punkte

Die ersten beiden Abstandsaxiome

Axiom II.1: (Abstandsaxiom)

Zu je zwei Punkten $\ A$ und $\ B$ gibt es eine eindeutig bestimmte nicht negative reelle Zahl $\ d$ mit $d=0:\Longleftrightarrow A=B$ .

Definition II.1: (Abstand)

Der Abstand zweier Punkte $\ A$ und $\ B$ ist die Zahl, die nach dem Abstandsaxiom den Punkten $\ A$ und $\ B$ zugeordnet werden kann.
Schreibweise: $d = \left| AB \right|$ .

Axiom II.2:

Für zwei beliebige Punkte $\ A$ und $\ B$ gilt $\left| AB \right| = \left| BA \right|$ .

Die Dreiecksungleichung

Schüler entdecken die Dreiecksungleichung

Dreieckskonstruktionen sind seit jeher fester Bestandteil des Geometrieunterrichts in der Schule. Neben solchen allgemeinen Zielen wie Erziehung zur Exaktheit und Sauberkeit bei Konstruktionen, geht es bei diesen Aufgaben auch darum, dass die Schüler die Gesetzmäßigkeiten ihrer Umwelt durch eigene Tätigkeit selbst erfahren.

Die einfachsten Dreieckskonstruktionen sind die, bei denen die Längen der drei Seiten eines Dreiecks gegeben sind. In der Sprache der Abstände: Alle drei Abstände die die Eckpunkte des Dreiecks zueinander haben sind gegeben.

Abstände sind nach dem Abstandsaxiom reelle Zahlen. (Maßeinheiten wie m und cm sind in der „reinen“ Mathematik irrelevant.)

Der Lehrer, der Konstruktionsaufgaben auf das eigentliche Generieren einer Zeichnung durch die Schüler reduziert, verschenkt eine Reihe von Potenzen hinsichtlich verschiedenster Ziele des Mathematikunterrichts. Stellvertretend sei in diesem Zusammenhang das Begründen genannt.

Aus didaktischer Sicht werden Konstruktionsaufgaben zu einem bestimmten Problemkreis erst dann vollständig, wenn die Schüler sich sowohl mit Aufgaben mit mehreren Lösungsmöglichkeiten als auch mit unlösbaren Aufgaben auseinandersetzen müssen.

Experimentieren Sie mit dem folgenden Geogebraapplet und klassifizireren Sie die Typen von Konstruktionsaufgaben, die sich für Dreieckskonstruktionen nach SSS ergeben:

Das Axiom der Dreiecksungleichung

Axiom II/3: (Dreiecksungleichung)

Falls $\operatorname{koll} \left( ABC \right)$ , dann ist eine der folgenden Gleichungen erfüllt:

Ist umgekehrt eine dieser drei Gleichungen erfüllt, so sind $\ A$ , $\ B$ und $\ C$ kollinear.

Übung zum Axiom

Welchen Teil des Axioms demonstriert das folgende Applet?

Definitionen und Sätze

Definition II.2: (Zwischenrelation)

Schreibweise: $\operatorname{Zw} \left( A, B, C \right)$

Unmittelbar einsichtig sind die folgenden beiden Sätze:

Satz II.1

Aus $\operatorname{Zw} \left( A, B, C \right)$ folgt $\operatorname{Zw} \left( C, B, A \right)$ .

Beweis von Satz II.1

Beweis: trivial (Der Leser überzeuge sich davon.)

(I.) $\operatorname{Zw} \left( A, B, C \right)$ , wenn $\left| AB \right| + \left| BC \right| = \left| AC \right|$ gilt.

(II.) $\operatorname{Zw} \left( C, B, A \right)$ , wenn $\left| CB \right| + \left| BA \right| = \left| CA \right|$ gilt.

Satz II.2:

Aus $\operatorname{Zw} \left( A, B, C \right)$ folgt $\operatorname{koll} \left( A, B, C \right)$ .

Beweis von Satz II.2

Beweis: trivial (Der Leser überzeuge sich davon.)

$\operatorname{Zw} \left( A, B, C \right)$ , wenn $\left| AB \right| + \left| BC \right| = \left| AC \right|$ gilt.

Dass $A, B, C$ kollinear sind, folgt damit aus Axiom II.3. --Maude001 15:37, 4. Jun. 2010 (UTC)

Satz II.3

Es sei $\operatorname{koll} \left( A, B, C \right)$ mit $\ A, B, C$ sind paarweise verschieden.
Dann gilt $\operatorname{Zw} \left( A, B, C \right)$ oder $\operatorname{Zw} \left( A, C, B \right)$ oder $\operatorname{Zw} \left( B, A, C \right)$ .

Beweis von Satz II.3:

Lösung_von_Aufgabe_6.9

Der Begriff der Strecke

Definition II.3: (Strecke, Endpunkte einer Strecke)

Das können Sie selbst.

Es seien $\ A$ und $\ B$ zwei verschiedene Punkte. Die Punktmenge, die $\ A$ und $\ B$ sowie alle Punkte, die zwischen $\ A$ und $\ B$ liegen, enthält, heißt Strecke $\overline{AB}$ . --Sternchen 17:54, 4. Jun. 2010 (UTC)

Definition II.4: (Länge einer Strecke)

Auch das können Sie selbst.

Es seien $\ A$ und $\ B$ zwei verschiedene Punkte. Der Abstand $\vert AB \vert$ heißt Länge der Strecke $\overline{AB}$ . --Sternchen 17:58, 4. Jun. 2010 (UTC)

Halbgeraden bzw. Strahlen

So ist es gemeint

Hinweis: Klicken Sie auf das Symbol rechts oben (neu laden), damit alles richtig angezeigt wird.
Manipulieren Sie dann erst P und dann B und A.

Definition II.5: (Halbgerade, bzw. Strahl)

Lösung_von_Aufgabe_6.5

Lösung_von_Aufgabe_6.6

Satz II.4

Es sei $\ O$ ein Punkt einer Geraden $\ g$ .
Die Teilmengen $\ OA^+ \setminus \left\{ O \right\}$ , $\left\{ O \right\}$ und $\ OA^- \setminus \left\{ O \right\}$ bilden eine Klasseneinteilung der Geraden $\ g$ .

Beweis von Satz II.4

Es sei G die Punktmenge der Geraden g und $G = \left\{ T1, T2, T3 \right\}$ eine Menge von Teilmengen der Menge G.

$T1:= \ OA^+ \setminus \left\{ O \right\}$
$T2:= \left\{ O \right\}$
$T3:= \ OA^- \setminus \left\{ O \right\}$

Es müssen alle notwendigen Bedingungen für eine Klasseneinteilung erfüllt sein:

(1) Keine der Teilmengen ist die leere Menge:
$\ OA^+ \setminus \left\{ O \right\} \not= \left\{ \right\}$
$\left\{ O \right\} \not= \left\{ \right\}$
$\ OA^- \setminus \left\{ O \right\} \not= \left\{ \right\}$

(2) Je zwei Teilmengen sind disjunkt:
$T1 \cap T2 = \left\{ \right\}$ , $T1 \cap T3 = \left\{ \right\}$ , $T2 \cap T1 = \left\{ \right\}$ , $T2 \cap T3 = \left\{ \right\}$ , $T3 \cap T1 = \left\{ \right\}$ , $T3 \cap T2 = \left\{ \right\}$

(3) Die Vereinigung aller Teilmengen ergibt wieder die Menge G
$T1 \cup T2 \cup T3 = \left\{ G\right\}$

nur mal drüberschauen, ob die Formulierung so richtig ist--TimoRR 19:23, 23. Jun. 2010 (UTC)

Fehlt da nicht der eigentliche Beweis? --Sternchen 16:56, 1. Jul. 2010 (UTC)

@@ Zeile 64: / Zeile 64: @@
 === Definitionen und Sätze ===
-===== Definition II.1: (Zwischenrelation) =====
+===== Definition II.2: (Zwischenrelation) =====
 ::Ein Punkt <math>\ B</math> liegt zwischen zwei Punkten <math>\ A</math> und <math>\ C</math>, wenn <math> \left| AB \right| + \left| BC \right| = \left| AC \right| </math> gilt und der Punkt <math>\ B</math> sowohl von <math>\ A</math> als auch von <math>\ C</math> verschieden ist.
@@ Zeile 76: / Zeile 76: @@
 ===== Beweis von Satz II.1 =====
 :: Beweis: trivial (Der Leser überzeuge sich davon.)
+(I.) <math> \operatorname{Zw} \left( A, B, C \right) </math>, wenn <math> \left| AB \right| + \left| BC \right| = \left| AC \right| </math> gilt.
+(II.) <math> \operatorname{Zw} \left( C, B, A \right) </math>, wenn <math> \left| CB \right| + \left| BA \right| = \left| CA \right| </math> gilt.
+Da nach Axiom II.2 <math> \left| AB \right| = \left| BA \right|, \left| BC \right| = \left| CB \right|,
+\left| AC \right| = \left| CA \right| </math> gilt und nach den Rechenregeln Summanden vertauschbar sind, ist (I.) = (II.).
+--[[Benutzer:Maude001|Maude001]] 15:25, 4. Jun. 2010 (UTC)
 ===== Satz II.2: =====
@@ Zeile 82: / Zeile 91: @@
 ===== Beweis von Satz II.2 =====
 :: Beweis: trivial (Der Leser überzeuge sich davon.)
+<math> \operatorname{Zw} \left( A, B, C \right) </math>, wenn <math> \left| AB \right| + \left| BC \right| = \left| AC \right| </math> gilt.
+Dass <math>  A, B, C  </math> kollinear sind, folgt damit aus Axiom II.3.
+--[[Benutzer:Maude001|Maude001]] 15:37, 4. Jun. 2010 (UTC)
 ===== Satz II.3 =====
@@ Zeile 90: / Zeile 104: @@
 = Der Begriff der Strecke=
-===== Definition II.2: (Strecke) =====
+===== Definition II.3: (Strecke, Endpunkte einer Strecke) =====
 ::Das können Sie selbst.
+:::Es seien <math>\ A</math> und <math>\ B</math> zwei verschiedene Punkte. Die Punktmenge, die <math>\ A</math> und <math>\ B</math> sowie alle Punkte, die zwischen <math>\ A</math> und <math>\ B</math> liegen, enthält,  heißt Strecke <math>\overline{AB}</math>. --[[Benutzer:Sternchen|Sternchen]] 17:54, 4. Jun. 2010 (UTC)
+===== Definition II.4: (Länge einer Strecke) =====
+::Auch das können Sie selbst.
+:::Es seien <math>\ A</math> und <math>\ B</math> zwei verschiedene Punkte. Der Abstand <math>\vert AB \vert</math> heißt Länge der Strecke <math>\overline{AB}</math>. --[[Benutzer:Sternchen|Sternchen]] 17:58, 4. Jun. 2010 (UTC)
 = Halbgeraden bzw. Strahlen =
@@ Zeile 101: / Zeile 120: @@
 <ggb_applet width="700" height="500"  version="3.2" ggbBase64="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" framePossible = "false" showResetIcon = "true" showAnimationButton = "true" enableRightClick = "false" errorDialogsActive = "true" enableLabelDrags = "true" showMenuBar = "false" showToolBar = "false" showToolBarHelp = "false" showAlgebraInput = "false" allowRescaling = "true" />
-===== Definition II.2: (Halbgerade, bzw. Strahl) =====
+===== Definition II.5: (Halbgerade, bzw. Strahl) =====
 ::[[Lösung_von_Aufgabe_6.5]]
@@ Zeile 110: / Zeile 129: @@
 ===== Beweis von Satz II.4 =====
-::Das ist nicht schwer.
+Es sei G die Punktmenge der Geraden g und <math>G = \left\{ T1, T2, T3 \right\}</math> eine Menge von Teilmengen der Menge G.
+<math> T1:= \ OA^+ \setminus \left\{ O \right\}</math><br />
+<math> T2:= \left\{ O \right\}</math><br />
+<math> T3:= \ OA^- \setminus \left\{ O \right\}</math><br />
+Es müssen alle notwendigen Bedingungen für eine Klasseneinteilung erfüllt sein:
+'''(1) Keine der Teilmengen ist die leere Menge:<br />'''
+<math> \ OA^+ \setminus \left\{ O \right\} \not=  \left\{ \right\}</math><br />
+<math> \left\{ O \right\} \not=  \left\{ \right\}</math><br />
+<math> \ OA^- \setminus \left\{ O \right\} \not=  \left\{ \right\}</math><br />
+'''(2) Je zwei Teilmengen sind disjunkt:'''<br />
+<math> T1 \cap T2 =  \left\{ \right\}</math>,
+<math> T1 \cap T3 =  \left\{ \right\}</math>,
+<math> T2 \cap T1 =  \left\{ \right\}</math>,
+<math> T2 \cap T3 =  \left\{ \right\}</math>,
+<math> T3 \cap T1 =  \left\{ \right\}</math>,
+<math> T3 \cap T2 =  \left\{ \right\}</math>
+'''(3) Die Vereinigung aller Teilmengen ergibt wieder die Menge G'''<br />
+<math> T1 \cup T2 \cup T3 = \left\{ G\right\}</math>
+nur mal drüberschauen, ob die Formulierung so richtig ist--[[Benutzer:TimoRR|TimoRR]] 19:23, 23. Jun. 2010 (UTC)[[Bild:Dozenten.jpg]]
+:Fehlt da nicht der eigentliche Beweis? --[[Benutzer:Sternchen|Sternchen]] 16:56, 1. Jul. 2010 (UTC)

Strecken: Unterschied zwischen den Versionen