Halbebenen oder das Axiom von Pasch: Unterschied zwischen den Versionen
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− | Was ich nicht verstanden habe ist, warum die Dimension vom Anfangspunkt A gleich eins ist und die Dimension | + | Was ich nicht verstanden habe ist, warum die Dimension vom Anfangspunkt A gleich eins ist und die Dimension von der Trägergeraden gleich zwei? Soweit ich weiß, hat ein Punkt die Dimension null und eine Gerade die Dimension 1. |
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+ | Entschuldigung, mein Fehler: Ein Punkt hat natürlich die Dimension 0 und eine Gerade die Dimension 1. --[[Benutzer:*m.g.*|*m.g.*]] 17:00, 27. Jun. 2010 (UTC) | ||
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+ | Zu gQ+: | ||
+ | Wenn hier von der geschlossenen Halbebene die Rede ist, fehlen alle Punkte die auf der Trägergeraden liegen und auch dazu gehören... | ||
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+ | Ausformuliert steht hier: gQ- ist die Menge aller Punkte, für die gilt, dass es KEINEN Schnittpunkt von g und der Strecke PQ (mit Dächle) gibt.. | ||
+ | Wenn ich es richtig verstanden habe ist das natürlich quatsch. Voraussetzung ist, dass sie einen Schnittpunkt haben, sonst lägen sie ja in derselben HE wie Q! | ||
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+ | --[[Benutzer:Principella|Principella]] 21:42, 20. Jul. 2010 (UTC) | ||
=== Definition des Begriffs der Halbebene === | === Definition des Begriffs der Halbebene === | ||
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::::<math>\ gQ^{-}:= \{P| \exists S \,\{S\}=g\cap\overline {PQ} \} \setminus \{ g\}</math> | ::::<math>\ gQ^{-}:= \{P| \exists S \,\{S\}=g\cap\overline {PQ} \} \setminus \{ g\}</math> | ||
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::::<math>\ gQ^{-}:= \{P| \exists S\,\{S\}=g\cap\overline {PQ} \}</math> | ::::<math>\ gQ^{-}:= \{P| \exists S\,\{S\}=g\cap\overline {PQ} \}</math> | ||
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Bemerkung: Für die formale Beschreibung von offenen und geschlossenen Halbebenen wird jeweils dieselbe Bezsichnung verwendet: offene Halbebene: <math>\ g Q^+</math>, (geschlossene) Halbebene: <math>\ g Q^+</math>. Derr weitere Gebrauch der Sprache kennzeichnet, ob es sich um eine offene oder um die geschlossene Halbene handeln soll. Aus Gründen der Vereinfachung sei vereinbart, dass <math>\ g Q^+</math> bzw. <math>\ g Q^-</math> immer die geschlossene Halbebene meint. Soll die offene Halbebene gemeint sein, so ist dieses durch den Zusatz "offen" zu kennzeichnen. | Bemerkung: Für die formale Beschreibung von offenen und geschlossenen Halbebenen wird jeweils dieselbe Bezsichnung verwendet: offene Halbebene: <math>\ g Q^+</math>, (geschlossene) Halbebene: <math>\ g Q^+</math>. Derr weitere Gebrauch der Sprache kennzeichnet, ob es sich um eine offene oder um die geschlossene Halbene handeln soll. Aus Gründen der Vereinfachung sei vereinbart, dass <math>\ g Q^+</math> bzw. <math>\ g Q^-</math> immer die geschlossene Halbebene meint. Soll die offene Halbebene gemeint sein, so ist dieses durch den Zusatz "offen" zu kennzeichnen. | ||
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--[[Benutzer:*m.g.*|*m.g.*]] 21:50, 23. Jun. 2010 (UTC) | --[[Benutzer:*m.g.*|*m.g.*]] 21:50, 23. Jun. 2010 (UTC) | ||
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Analog dazu: [[Lösung_von_Aufgabe_8.1|Übungsaufgabe 8.1]]. Dort wird allerdings etwas anders vorgegangen, nämlich dass <math>R \notin {gQ}^{+} </math>. Die Analogie der Lösungen ergibt sich daraus, dass die Mengen disjunkt sind. | Analog dazu: [[Lösung_von_Aufgabe_8.1|Übungsaufgabe 8.1]]. Dort wird allerdings etwas anders vorgegangen, nämlich dass <math>R \notin {gQ}^{+} </math>. Die Analogie der Lösungen ergibt sich daraus, dass die Mengen disjunkt sind. | ||
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+ | Müssen wir unbedingt unterscheiden, ob einmal kollinear und einmal nichtkollinear!? --[[Benutzer:TimoRR|TimoRR]] 08:51, 8. Jul. 2010 (UTC) | ||
+ | Oder geht das auch einfachso wie im folgenden eingescannten Beweise!? | ||
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+ | --[[Benutzer:TimoRR|TimoRR]] 08:51, 8. Jul. 2010 (UTC) | ||
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+ | Ich hab ein Problem mit der Voraussetzung: Wenn ich nur sage <math>Q_2 \in {gQ_1}^{+} </math>, dann kann <math>\ Q_2</math> doch immer noch ein Punkt auf g sein, oder sprechen wir von offenen Halbebenen? | ||
+ | Wenn nicht könnte also <math>\ Q_2</math> auf g liegen. Der "Referenzpunkt" einer Halbebene darf aber nicht auf der Trägergeraden liegen und so könnte <math>\ Q_2</math> kein "Referenzpunkt" sein... | ||
+ | Hat vielleicht jemand eine Ahnung??? | ||
+ | --[[Benutzer:Principella|Principella]] 22:31, 20. Jul. 2010 (UTC) | ||
+ | <br /><br />Ja, mir ist auch aufgefallen, dass es da ein bisschen durcheinander geht. <br />Ich würde mal behaupten, dass es bei dem oberen Beweisschema (Fall 1) unter '''Schritt 2''' (Voraussetzung, siehe Argument von Principella), '''Schritt 4''' (denn P kann ja auch auf g liegen, dann hat die geschlossene Strecke mit g eben doch einen Schnittpunkt) und in der Begründung von '''Schritt 8''' (auf einmal ist von disjunkten <u>offenen</u> Halbebenen die Rede, dabei wurde in Schritt 1 die Halbebene als geschlossen definiert) zu Problemen kommt. <br />Mein Vorschlag: Ich würde im gesamten Beweis mit offenen Halbebenen arbeiten. g gehört ja entweder zu beiden oder zu keiner der Halbebenen, hat also für deren Unterscheidung keine Relevanz.<br />--[[Benutzer:Barbarossa|Barbarossa]] 07:16, 21. Jul. 2010 (UTC) | ||
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+ | Ich find du hast Recht, der Beweis sollte nur mit offenen Halbebenen geführt werden, denn nur so hat das mit de Repräsentanten überhaupt einen Sinn = Repräsentanten sind nur Repräsentanten einer offenen Halbebene, denn wenn sie Repräsentant beider Halbebenen sein könnten (im Fall der geschlossenen Halbebenen) wäre das Ganze ja sowieso quatsch... | ||
+ | --[[Benutzer:Principella|Principella]] 11:08, 21. Jul. 2010 (UTC) | ||
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+ | Außerdem sprechen wir bei Referenzpunkten einer Halbebene von Repräsentanten einer Äquivalenzklasse und wie wir gelernt haben, müssen die drei Kriterien einer Klasseneiteilung erfüllt sein, d.h. die Teilmengen müssen auch disjunkt sein, was bei geschlossenen Halbebenen nicht gegeben ist. | ||
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+ | Ich zitiere: "Ein Beispiel für eine Klasseneinteilung | ||
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+ | Die übliche morgendliche Hektik an der „Maier-Vorwiesener“ Grund- und Hauptschule: Frau Schulze-Mackenroth zog es für heute vor, ihr Burnout-Syndrom mit Tannenzäpfle und Ouzo zu pflegen, weshalb sie sich kurz vor knapp bei Rektor Pollenwein telefonisch krank gemeldet hat. In ihrer Grundschulklasse geht es derweilen drunter und drüber. Xulio-Dävid hat seine überforderte, allein erziehende Mutter ausgetrickst und das Methylphenidat nicht genommen. Jetzt lässt er seine ADHS hemmungslos an seinen Klassenkameraden aus. | ||
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+ | Zu Hause bei Lehrer Steiner gab es ein weiteres mal Stress wegen der jungen blonden Referendarin, die Steiner betreut. Er flüchtet deshalb und kommt eine Stunde früher. Erleichtert sieht ihn Rektor Gendarm beim Anmarsch auf die Schule. Aus dem Rektoratsfenster ruft er Steiner zu: „Du musst ganz schnell in die Klasse von Xulio-Dävid. Es brennt mal wieder!“ | ||
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+ | Damit ist eindeutig geklärt, in welche Klasse Herr Steiner gehen muss. Rein formal hätte Rektor Gendarm natürlich auch die Namen von anderen Schülern nennen können, die mit Xulio-Dävid in dieselbe Klasse gehen. An der klassischen Grund- und Hauptschule geht jeder Schüler in genau eine Klasse. Ihre Klassen sind ein Beispiel dafür, was der Mathematiker unter einer Klasseneinteilung versteht." | ||
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+ | Das Ganze ist analog zur Unabhängigkeit des Referenzpunktes zweier OFFENER HALBEBENEN zu sehen... | ||
+ | --[[Benutzer:Principella|Principella]] 20:32, 24. Jul. 2010 (UTC) | ||
== Das Axiom von [http://de.wikipedia.org/wiki/Moritz_Pasch Pasch] == | == Das Axiom von [http://de.wikipedia.org/wiki/Moritz_Pasch Pasch] == | ||
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zu zeigen: Der Durchschnitt der beiden Mengen <math>\ M_1</math> und <math>\ M_2</math> ist auch konvex. | zu zeigen: Der Durchschnitt der beiden Mengen <math>\ M_1</math> und <math>\ M_2</math> ist auch konvex. | ||
− | . | + | [[Lösung von Aufgabe 7.5]] |
Aktuelle Version vom 24. Juli 2010, 21:32 Uhr
Inhaltsverzeichnis |
Halbebenen und das Axiom von Pasch
Halbebenen
Analogiebetrachtungen
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ist eine Gerade | ist eine Ebene |
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eindimensional | zweidimensional |
| |
Anfangspunkt | Trägergerade |
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nulldimensional | eindimensional |
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an dieser Stelle sind noch zwei Präzisierungen notwendig: 1: es muss sichergestellt sein, dass Element der Geraden ist und 2: der Punkt selbst muss noch berücksichtigt werden:
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--*m.g.* 20:00, 23. Jun. 2010 (UTC)
Was ich nicht verstanden habe ist, warum die Dimension vom Anfangspunkt A gleich eins ist und die Dimension von der Trägergeraden gleich zwei? Soweit ich weiß, hat ein Punkt die Dimension null und eine Gerade die Dimension 1.
Entschuldigung, mein Fehler: Ein Punkt hat natürlich die Dimension 0 und eine Gerade die Dimension 1. --*m.g.* 17:00, 27. Jun. 2010 (UTC)
Zu gQ+: Wenn hier von der geschlossenen Halbebene die Rede ist, fehlen alle Punkte die auf der Trägergeraden liegen und auch dazu gehören...
Zu gQ-: Ausformuliert steht hier: gQ- ist die Menge aller Punkte, für die gilt, dass es KEINEN Schnittpunkt von g und der Strecke PQ (mit Dächle) gibt.. Wenn ich es richtig verstanden habe ist das natürlich quatsch. Voraussetzung ist, dass sie einen Schnittpunkt haben, sonst lägen sie ja in derselben HE wie Q!
--Principella 21:42, 20. Jul. 2010 (UTC)
Definition des Begriffs der Halbebene
Alles hat zwei Seiten oder grundlegende Ideen der Beschaffenheit von Ebenen
Offene Halbebenen
Die beiden Seiten, in die die Menge der Punkte einer Ebene , die nicht auf einer Geraden dieser Ebene liegen, durch diese Gerade eingeteilt wird, heißen offene Halbebenen von bezüglich der Trägergeraden . Der nicht zu gehörende Referenzpunkt bietet uns eine Möglichkeit zur Bezeichnung der beiden offenen Halbebenen. Die offene Halbebene, zu der alle Punkte gehören, die bezüglich mit auf derselben Seite liegen, wird mit bezeichnet, die andere offene Halbebene von bezüglich und mit .
Obige Ausführungen können als informelle Definition des Begriffs offene Halbebene dienen. Hinsichtlich wirklicher mathematischer Exaktheit der Festlegung, was denn eine offene Halbene sein möge, bedarf es einer genauereren Erklärung, was denn darunter zu verstehen wäre, dass zwei Punkte und einer Ebene auf ein und derselben bzw. auf zwei verschiedenen Seiten dieser Ebene bezüglich einer Geraden liegen.
Definition IV.1: (offene Halbebene)
- Es sei eine Ebene in der die Gerade liegen möge. Ferner sei ein Punkt der Ebene , der nicht zur Geraden gehört.
Unter den offenen Halbebenen und bezüglich der Trägergeraden versteht man die folgenden Teilmengen der Ebene ohne die Gerade :
- Es sei eine Ebene in der die Gerade liegen möge. Ferner sei ein Punkt der Ebene , der nicht zur Geraden gehört.
Halbebenen
Vereinigt man die Menge der Punkte einer offenen Halbeben mit der Menge der Punkte der Trägergerade so erhält man eine Halbebene.
Definition IV.2: (Halbebene)
- Es sei eine Gerade der Ebene . und seien die beiden offenen Halbebenen von bezüglich . Unter den (geschlossenen) Halbebenen von bezüglich versteht die beiden Punktmengen, die durch die Vereinigung jeder dieser beiden offenen Halbebene von bezüglich der Geraden mit jeweils dieser Geraden entstehen.
Bemerkung: Für die formale Beschreibung von offenen und geschlossenen Halbebenen wird jeweils dieselbe Bezsichnung verwendet: offene Halbebene: , (geschlossene) Halbebene: . Derr weitere Gebrauch der Sprache kennzeichnet, ob es sich um eine offene oder um die geschlossene Halbene handeln soll. Aus Gründen der Vereinfachung sei vereinbart, dass bzw. immer die geschlossene Halbebene meint. Soll die offene Halbebene gemeint sein, so ist dieses durch den Zusatz "offen" zu kennzeichnen.
--*m.g.* 21:50, 23. Jun. 2010 (UTC)
Die Repräsentantenunabhängigkeit des Referenzpunktes zweier Halbebenen
Repräsentantenunabhängigkeit?
Satz IV.1
- Wenn ein Punkt der Halbebene ist, dann gilt und .
Beweis des Satzes IV.1
Neuer Versuch (siehe Diskussionsseite)
Voraussetzung:
Behauptung: und
Fallunterscheidung:
Fall I und sind nicht kollinear.
Fall II und sind kollinear.
Fall I und sind nicht kollinear. | ||
Schritt | Aussage | Begründung |
(1) | Die Strecke schneidet nicht die Trägergerade g. |
Definition von Halbebene |
(2) | liegt in der Halbebene |
Voraussetzung |
(3) | Schritt (1) und (2) | |
(4) | Da (Def. der Halbebene ) und (nach Voraussetzung) keinen Schnittpunkt mit haben, kann auch als dritte Seite des Dreiecks keinen Schnittpunkt mit g haben (da sonst Widerspruch mit Axiom von Pasch).
|
Schritt (3) und Satz von Pasch |
(5) | Schritt (4) | |
(6) | Es gilt: und
| |
(7) | Der Definitionsbereich der beiden Halbebene ist identisch - Schritt (6) | |
(8) | Die Mengen und sind disjunkt, gleiches gilt für die Mengen und Schritt (7) - Durch Umformung:
|
Fall II und sind kollinear, liegen auf der Geraden . | ||
Schritt | Aussage | Begründung |
(1) | Die Strecke schneidet nicht die Trägergerade g. |
Definition von Halbebene |
(2) | liegt in der Halbebene , dadurch gilt: die Strecke schneidet nicht die Trägergerade g. |
Voraussetzung und Definition von Halbebene |
(3) | Wenn und paarweise verschieden sind, dann gilt
| |
(4) | Wenn , dann ist und dadurch gilt | Zwischenrelation, Voraussetzung |
(5) | Wenn , dann ist und dadurch gilt | Zwischenrelation, Voraussetzung |
(6) | Wenn , dann gehören alle Punkte der Strecke entweder zur Strecke oder zur Strecke , für die gilt oder
|
Zwischenrelation, Aussagenlogik |
(7) | Trivial, bzw. analog zu Fall I |
Stimmt das so? Nochmal geändert... --Heinzvaneugen 15:10, 23. Jun. 2010 (UTC)
Analog dazu: Übungsaufgabe 8.1. Dort wird allerdings etwas anders vorgegangen, nämlich dass . Die Analogie der Lösungen ergibt sich daraus, dass die Mengen disjunkt sind.
Müssen wir unbedingt unterscheiden, ob einmal kollinear und einmal nichtkollinear!? --TimoRR 08:51, 8. Jul. 2010 (UTC) Oder geht das auch einfachso wie im folgenden eingescannten Beweise!? --TimoRR 08:51, 8. Jul. 2010 (UTC)
Ich hab ein Problem mit der Voraussetzung: Wenn ich nur sage , dann kann doch immer noch ein Punkt auf g sein, oder sprechen wir von offenen Halbebenen?
Wenn nicht könnte also auf g liegen. Der "Referenzpunkt" einer Halbebene darf aber nicht auf der Trägergeraden liegen und so könnte kein "Referenzpunkt" sein...
Hat vielleicht jemand eine Ahnung???
--Principella 22:31, 20. Jul. 2010 (UTC)
Ja, mir ist auch aufgefallen, dass es da ein bisschen durcheinander geht.
Ich würde mal behaupten, dass es bei dem oberen Beweisschema (Fall 1) unter Schritt 2 (Voraussetzung, siehe Argument von Principella), Schritt 4 (denn P kann ja auch auf g liegen, dann hat die geschlossene Strecke mit g eben doch einen Schnittpunkt) und in der Begründung von Schritt 8 (auf einmal ist von disjunkten offenen Halbebenen die Rede, dabei wurde in Schritt 1 die Halbebene als geschlossen definiert) zu Problemen kommt.
Mein Vorschlag: Ich würde im gesamten Beweis mit offenen Halbebenen arbeiten. g gehört ja entweder zu beiden oder zu keiner der Halbebenen, hat also für deren Unterscheidung keine Relevanz.
--Barbarossa 07:16, 21. Jul. 2010 (UTC)
Ich find du hast Recht, der Beweis sollte nur mit offenen Halbebenen geführt werden, denn nur so hat das mit de Repräsentanten überhaupt einen Sinn = Repräsentanten sind nur Repräsentanten einer offenen Halbebene, denn wenn sie Repräsentant beider Halbebenen sein könnten (im Fall der geschlossenen Halbebenen) wäre das Ganze ja sowieso quatsch... --Principella 11:08, 21. Jul. 2010 (UTC)
Außerdem sprechen wir bei Referenzpunkten einer Halbebene von Repräsentanten einer Äquivalenzklasse und wie wir gelernt haben, müssen die drei Kriterien einer Klasseneiteilung erfüllt sein, d.h. die Teilmengen müssen auch disjunkt sein, was bei geschlossenen Halbebenen nicht gegeben ist.
Ich zitiere: "Ein Beispiel für eine Klasseneinteilung
Die übliche morgendliche Hektik an der „Maier-Vorwiesener“ Grund- und Hauptschule: Frau Schulze-Mackenroth zog es für heute vor, ihr Burnout-Syndrom mit Tannenzäpfle und Ouzo zu pflegen, weshalb sie sich kurz vor knapp bei Rektor Pollenwein telefonisch krank gemeldet hat. In ihrer Grundschulklasse geht es derweilen drunter und drüber. Xulio-Dävid hat seine überforderte, allein erziehende Mutter ausgetrickst und das Methylphenidat nicht genommen. Jetzt lässt er seine ADHS hemmungslos an seinen Klassenkameraden aus.
Zu Hause bei Lehrer Steiner gab es ein weiteres mal Stress wegen der jungen blonden Referendarin, die Steiner betreut. Er flüchtet deshalb und kommt eine Stunde früher. Erleichtert sieht ihn Rektor Gendarm beim Anmarsch auf die Schule. Aus dem Rektoratsfenster ruft er Steiner zu: „Du musst ganz schnell in die Klasse von Xulio-Dävid. Es brennt mal wieder!“
Damit ist eindeutig geklärt, in welche Klasse Herr Steiner gehen muss. Rein formal hätte Rektor Gendarm natürlich auch die Namen von anderen Schülern nennen können, die mit Xulio-Dävid in dieselbe Klasse gehen. An der klassischen Grund- und Hauptschule geht jeder Schüler in genau eine Klasse. Ihre Klassen sind ein Beispiel dafür, was der Mathematiker unter einer Klasseneinteilung versteht."
Das Ganze ist analog zur Unabhängigkeit des Referenzpunktes zweier OFFENER HALBEBENEN zu sehen... --Principella 20:32, 24. Jul. 2010 (UTC)
Das Axiom von Pasch
- Was Axiomatik ist und wie man Axiome zu formulieren hat, das ist erst gegen Ende des 19. Jh. von Pasch gezeigt worden; von ihm lernten es die italienischen Geometer und lernte es Hilbert.
Hans Freudenthal, Mathematik als pädagogische Aufgabe, Stuttgart 1973, S. 14)
- Was Axiomatik ist und wie man Axiome zu formulieren hat, das ist erst gegen Ende des 19. Jh. von Pasch gezeigt worden; von ihm lernten es die italienischen Geometer und lernte es Hilbert.
Axiom III.2: Das Axiom von Pasch
- Gegeben sei ein Dreieck . Ferner sei eine Gerade, die durch keinen der drei Eckpunkte geht. Wenn eine der drei Seiten des Dreiecks schneidet, dann schneidet genau eine weitere Seite des Dreiecks .
Konvexe Punktmengen
Definition IV.3: (konvexe Punktmenge)
- Eine Menge von Punkten heißt konvex, wenn mit je zwei Punkten und dieser Menge die gesamte Strecke zu gehört.
Satz IV.2
- Halbebenen sind konvexe Punktmengen
Beweis von Satz IV.2
trivial (Der Leser überzeuge sich davon)
Satz IV.3
- Der Durchschnitt zweier konvexer Punktmengen ist konvex.
Beweis von Satz IV.3
Es seien und zwei konvexe Mengen.
zu zeigen: Der Durchschnitt der beiden Mengen und ist auch konvex.