Euklidische Geometrie

Ein Punkt ist, was keine Teile hat.

Euklid Die Elemente, Erstes Buch, Erste Definition

Der Anfang aller Geometrie: 3, 4, 6, 12 und 7

In der Antike war Geometrie die vorherrschende Form der Mathematik. Sie durfte nur mit einem unmarkierten Lineal und einem Zirkel durchgeführt werden. Dadurch war gewährleistet, dass alle sich ergebenden Konstruktionen und Beweise nachvollziehbar waren, ohne dass Maßangaben benötigt wurden. Die einfachste Form, die mit einem Lineal gezeichnet werden kann, ist eine Linie, die des Zirkels ist ein Kreis.

Gleichseitiges Dreieck und Quadrat haben ihren Ursprung in zwei gleich großen Kreisen, die entlang einer Geraden so verschoben wurden, dass der Abstand zwischen ihren Mittelpunkten ihrem Radius entspricht.
Gleichseitige Dreiecke: Die Schnittpunkte der beiden Kreise mit der Geraden bilden die Eckpunkte zweier gleichseitiger Dreiecke (schwarze Dreiecke, Mitte). Diese entstehen durch die Verbindung der Schnittpunkte mit den Mittelpunkten der Kreise.
Quadratkonstruktion: Werden die beiden Schnittpunkte der Kreise verbunden, so entsteht eine Linie, die als Durchmesser eines kleineren Kreises dient (schattierter Kreis). Die Schnittpunkte dieses kleineren Kreises mit den beiden größeren Kreisen sowie der Geraden definieren die Eckpunkte eines Quadrats (grau schattiert, Mitte).
Längenverhältnisse: Die Linie, die die Schnittpunkte der großen Kreise verbindet (graue Vertikale, Mitte), entspricht der Länge des doppelten Sinus von 60°. Diese Linie teilt den Abstand zwischen den Mittelpunkten der Kreise, der dem Radius entspricht, in zwei gleich große Teile, entsprechend dem Kosinus von 60°. Diese Teilung erfolgt bei einem Viertel und drei Vierteln des Durchmessers entlang der Mittelpunktslinie.
Konstruktion eines Sechsecks und Zwölfecks: Von den Schnittpunkten der beiden Kreise lässt sich eine Linie zu ihrem Schnittpunkt mit der Geraden ziehen. Es entsteht ein gleichschenkliges Dreieck, dessen Spitzenwinkel 120° beträgt. Da wo dieses Dreieck den inneren Kreis schneidet, entsteht ein regelmäßiges Sechseck (schwarz).
Durch die Verlängerung der Konstruktion mit zusätzlichen Kreisen, deren Mittelpunkte um jeweils eine Radiuslänge entlang der Geraden verschoben werden (Mouseover), lassen sich die Schnittpunkte der vier Kreise nutzen, um parallele Linien zu ziehen. Diese Konstruktion erzeugt ein regelmäßiges Zwölfeck. Die Schnittpunkte der beiden mittleren Kreise bilden dabei das Zentrum dieser Zwölfecke (schwarze Sterne).
Mit dieser Methode, unter Verwendung von nur zwei Kreisen und gegebenenfalls zwei zusätzlichen Hilfskreisen, können regelmäßige 3-, 4-, 6- und 12-Ecke konstruiert werden. Die notwendigen Kreise erzeugen insgesamt sieben relevante Schnittpunkte auf der Geraden.
3-Eck
30° 60° 120°
30° – 60° – 120°

Gleichseitiges Dreieck: Die Mittelpunktswinkel betragen 120°, die Innenwinkel 60° und die Winkelhalbierenden der Innenwinkel 30°. Wird ein gleichseitiges Dreieck um 60° gedreht, entsteht ein regelmäßiges Sechseck, auch Hexagramm oder Davidstern genannt (Mouseover/ Tap)

4-Eck
45° 90° 90°
45° – 90°

Quadrat: Die Mittelpunktswinkel betragen 90°, die Innenwinkel ebenfalls 90° und die Winkelhalbierenden der Innenwinkel 45°. Wird ein Quadrat um 45° gedreht, entsteht ein regelmäßiges Achteck, auch Oktagramm (Mouseover/ Tap)

5-Eck
54° 72° 108°
54° – 72° – 108°

Regelmäßiges Fünfeck: Die Mittelpunktswinkel betragen 72°, die Innenwinkel 108° und die Winkelhalbierenden der Innenwinkel 54°. Ein regelmäßiges 5-Eck kann nur mit Kenntnis des goldenen Schnitts konstruiert werden. Alle Seiten und Diagonalen stehen zueinander im Verhältnis des goldenen Schnitts (blaue und orange Linien: Mouseover/ Tap)

Innenwinkel

Regelmäßiges 3, 4, 5 und 6-Eck derart in einen Kreis gezeichnet, dass sich der erste Winkel stets oben mittig befindet (Mouseover). Die Winkel betragen von innen nach außen: 60° (gelb), 90° (rot), 108° (grün) und 120° (blau)

Mittelpunktswinkel

Regelmäßiges 3, 4, 5 und 6-Eck derart in einen Kreis gezeichnet, dass deren Basis parallel ist. Vom Mittelpunkt des Umkreises zur jeweiligen Basis entstehen die Mittelpunktwinkel. Sie betragen von außen nach innen: 120° (gelb), 90° (rot), 72° (grün) und 60° (blau)

Nobody is perfect - das gilt auch für nicofranz.art!

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