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Inzidenzgeometrie Beweis

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Tags: Beweis, Geometrie, parallel

 
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Sabine99

Sabine99 aktiv_icon

21:21 Uhr, 14.12.2020

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Hallo, ich brauche Hilfe bei der Aufgabe:

Es sei (P,G,I) eine Inzidenzstruktur, die die Axiome (1), (2) und (3) — die
Axiome einer Inzidenzgeometrie — erfüllt.(P ist Menge, deren Elemente Punkte heißen, G ist Menge, deren Elemente Geraden heißen, I ist Relation zwischen P und G.)

(i) Begründe, dass die Menge G mindestens drei Elemente haben muss.

(ii) Begründe, dass in einer Inzidenzgeometrie, in der das Parallelenaxiom erfüllt ist, die Menge P mindestens vier Elemente haben muss.

(iii) Zeige, dass, wenn (P,G,I) zusätzlich das Parallelenaxiom erfüllt, die Relation II (’ist parallel zu’) eine Äquivalenzrelation ist.

Das sind die Axiome:
Inzidenzaxiome:
(1) Jede Gerade inzidiert mit mindestens zwei Punkten.
(2) Je zwei Punkte inzidieren mit genau einer Geraden.
(3) Es gibt drei nicht-kollineare Punkte.
Parallelenaxiom:
(4) Zu jedem Punkt P und jeder Geraden g existiert genau eine Gerade h mit P ist Element von h und g II h.

Meine Idee zu iii:
Wir zeigen, dass g II h,h II i, aber g nicht parallel zu i zu einem Widerspruch
führt. Wegen g nicht parallel zu i gibts einen Punkt P, der sowohl mit g als
auch mit i inzidiert. Damit gibts zu P und h zwei zu h parallele
Geraden, die mit P inzidieren, nämlich g und i. Aber damit ist
das Parallelenaxiom (4) verletzt.

i und ii sehe ich, aber ich schaffe es nicht, den Beweis zu schreiben. Wie funktioniert dieser?

DANKE!

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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michaL

michaL aktiv_icon

07:52 Uhr, 15.12.2020

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Hallo,

nach dem Reichhaltigkeitsaxiom (3) gibt es drei nicht kollineare Punkte P, Q und R.
Insbesondere sind die drei Geraden [PQ],[QR],[RP]G. Zeige, dass diese paarweise verschieden sind (Die Annahme, zwei davon identisch wären, würde der Wahl der Punkte als nicht kollinear widersprechen!).

Zu (ii): Sei gR die Parallele zu [PQ] durch R und gQ diejenige zu [PR] durch Q.
Überlege, warum nicht gRgQ gelten kann!
Damit haben die Geraden gR und gQ einen gemeinsamen Punkt X.
Überlege, warum nicht X{P,Q,R} gelten kann.

(iii) ist korrekt. (Das ist aber nur die Transitivität. Reflexivität und Symmetrie sind zwar trivial, müssten aber wenigstens kurz angesprochen werden.)

Mfg Michael
Sabine99

Sabine99 aktiv_icon

10:27 Uhr, 15.12.2020

Antworten
Mein Versuch zu ii:

-seien P,Q,R3 nicht kollineare Punkte (nach (3))
-es gilt: p= (QR), q= (PR), r= (PQ)
-diese Geraden sind nicht parallel, da sie gemeinsame Punkte aufweisen
-auch die Parallelen p´, q´ und r´ dazu sind nicht parallel (die Parallelität in einer affinen Ebene ist eine Äquivalenzrelation)
-setze nun P´:= q´geschnitten r´ usw.
-wir sehen, dass alle Geraden verschieden sind: p ist ungleich p´, da P mit p´
inzidiert, aber nicht mit p
-p´ ist ungleich q, da p´ parallel zu p ist, was wiederum nicht parallel zu q ist
-P´ist ungleich P,Q,R, weil P´mit q´und r´ inzidiert, aber P´nicht mit q und r inzidiert
-q vereinigt r enthalten aber alle Punkte
Sabine99

Sabine99 aktiv_icon

10:27 Uhr, 15.12.2020

Antworten
Mein Versuch zu ii:

-seien P,Q,R3 nicht kollineare Punkte (nach (3))
-es gilt: p= (QR), q= (PR), r= (PQ)
-diese Geraden sind nicht parallel, da sie gemeinsame Punkte aufweisen
-auch die Parallelen p´, q´ und r´ dazu sind nicht parallel (die Parallelität in einer affinen Ebene ist eine Äquivalenzrelation)
-setze nun P´:= q´geschnitten r´ usw.
-wir sehen, dass alle Geraden verschieden sind: p ist ungleich p´, da P mit p´
inzidiert, aber nicht mit p
-p´ ist ungleich q, da p´ parallel zu p ist, was wiederum nicht parallel zu q ist
-P´ist ungleich P,Q,R, weil P´mit q´und r´ inzidiert, aber P´nicht mit q und r inzidiert
-q vereinigt r enthalten aber alle Punkte
Sabine99

Sabine99 aktiv_icon

10:30 Uhr, 15.12.2020

Antworten
Mein Versuch zu i:

-seien P,Q,R3 Punkte, die nicht auf einer Geraden liegen (nach (3))
-nach (1) sind die 3 Geraden p= (PQ), q= (PR) und r= (QR) paarweise verschieden

Sind meine Ideen gut so?
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