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Beweis zur Geradenspiegelung

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Tags: Geometrie, Geradenspiegelung, Isometrie

 
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lillytalika

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13:12 Uhr, 21.11.2024

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Gegeben seien Geraden g,h und k.
(i) Angenommen es gibt einen Punkt Z mit g ∩h∩k ={Z}, dann gibt es eine Gerade
ℓ mit Z ∈ ℓ und es gilt fg◦fh◦fk = fℓ, wobei fg,fh,fk,fl die jeweiligen Geradenspiegelungen an den Geraden g,h,k,l sind.

(ii) Angenommen es gibt eine Gerade s, so dass g,h und k senkrecht auf s stehen,
dann gibt es eine weitere Gerade ℓ mit ℓ ⊥ s und es gilt fg◦fh◦fk = fℓ.

Wir sollen die Aussage (ii) beweisen und als Hinweis haben wir bekommen, dass wir den Beweis für (i) nur anpassen müssen, um den Beweis für (ii) zu kriegen, aber ich weiß einfach nicht, wie wir den anpassen sollen-
Beweis zu (i). Setze Φ := fg◦fh◦fk. Wähle Pk mit P ungleich Z und setze P'= Φ(P).
1. Fall: P'=P, dann definiere ℓ := (ZP).
2. Fall: P' ungleich P, dann definiere ℓ als
Mittelsenkrechte der Strecke P P′
Da Zghk nach Voraussetzung, folgt Φ(Z) =Z und
somit d(Z,P)=d(Z, P′).Mit der Eigenschaft der Mittelsenkrechten schließen wir,
dass Z ∈ ℓ in diesem Fall. Fur die Verknüpfung Ψ := fl◦ Φ gilt
Ψ(Z) = fℓ(Φ(Z)) = fℓ(Z) =Z, Ψ(P) = fℓ(Φ(P)) = fℓ(P')= P .
Somit ist die Abbildung Ψ entweder die Identität oder die Geradenspiegelung an der Geraden (ZP) =k. Angenommen Ψ = fk, dann gilt nach Einsetzen
der Definition

fℓ◦fg ◦fh ◦fk =fk ⇒ fg◦fh =fℓ Das steht im Widerspruch zur Eigenschaft, dass zwei verknüpfte Geradenspiegelungen keine neue Geradenspiegelung ergeben. Es muss also gelten, dass Ψ die Identität ist. Damit gilt nach Einsetzen der Definition
fℓ◦fg◦fh◦fk = id ⇒fg◦fh fk = fℓ.
Damit wurde der Punkt (i) gezeigt.


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