Ist der klassisch konstruierte Grenzprozess für das Winkeldritteln ein exakter Lösungsprozess?

Question

Ist der klassisch konstruierte Grenzprozess für das Winkeldritteln ein exakter Lösungsprozess?

Antwort

Verwandte Fragen

Ist das exakte Winkeldritteln mit einem unendlichen Grenzprozess möglich?

Ist die archimedische Ermittlung des Kreisverhältnisses ein rein geometrisch konstruierter Grenzprozess?

Gibt es für klassische freie Problemaufgaben der Antike konstruierte Grenzprozesse mit intrinsischer Plausibilität?

Kann man Winkel mit endlichen Schritten exakt dritteln?

Warum ist eine Gleichung dritten Grades für den Unmöglichkeitsbeweis des Winkeldrittelns zulässig, aber das reale Winkeldritteln mit y = x^3 nicht möglich?

Accepted Answer

Der klassisch konstruierte Grenzprozess für das Winkeldritt ist kein exakter Lösungs. Das Winkeldritteln ist eines der klassischen Probleme der Geometrie, das mit den Werkzeugen der klassischen Konstruktion (Lineal und Zirkel) nicht exakt gelöst werden kann. Es wurde bewiesen, dass das Winkeldritteln nicht mit diesen Mitteln durchzuführen ist, da es sich um ein Problem handelt, das nicht mit den algebraischen Methoden lösbar ist, die für die Konstruktion mit Lineal und Zirkel zulässig sind. Es gibt jedoch approximative Methoden und numerische Verfahren, um Winkel zu dritteln, aber diese sind nicht als klassische Konstruktionen im strengen Sinne anzusehen.

Accepted Answer

Das Winkeldritteln mit Zirkel und Lineal ist in endlich vielen Schritten tatsächlich unmöglich, wie durch die Galoistheorie bewiesen wurde. Die Frage, ob ein exakter unendlicher Grenzprozess... [mehr]

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Das Winkeldritteln mit Zirkel und Lineal ist in endlich vielen Schritten tatsächlich unmöglich, wie durch die Galoistheorie bewiesen wurde. Die Frage, ob ein exakter unendlicher Grenzprozess möglich ist, ist mathematisch interessant und hängt davon ab, was genau unter einem „unendlichen Grenzprozess“ verstanden wird. **Mathematische Einordnung:** - Mit einem Grenzprozess (z.B. einer Folge von Konstruktionen, die sich immer weiter dem Drittel des Winkels annähern) kann man sich dem exakten Drittel beliebig nahe annähern, aber nie in endlich vielen Schritten exakt erreichen. - In der Mathematik ist es durchaus üblich, exakte Werte als Grenzwerte unendlicher Prozesse zu definieren (z.B. bei der Definition von π oder e). - Wenn du also unendlich viele Konstruktionsschritte zulässt, kannst du den Drittelwinkel als Grenzwert einer Folge von Winkeln definieren, die durch eine jeweils verbesserte Konstruktion entstehen. **Fazit:** - Ein exakter unendlicher Grenzprozess ist **theoretisch möglich**: Der Drittelwinkel existiert als Grenzwert einer unendlichen Folge von Konstruktionen. - Praktisch ist eine exakte Konstruktion mit Zirkel und Lineal aber nicht möglich, weil du nie in endlich vielen Schritten ankommst. - In der klassischen Geometrie (Euklidische Konstruktion) werden nur endliche Schritte zugelassen, daher wird der Grenzprozess nicht gelehrt. **Weiterführende Information:** Das Problem ist eng verwandt mit der Frage, welche Zahlen mit Zirkel und Lineal konstruierbar sind. Drittelwinkel sind im Allgemeinen nicht konstruierbar, weil die dazugehörigen Gleichungen (z.B. cos(3x) = cos(α)) auf kubische Gleichungen führen, die nicht immer mit Wurzelausdrücken lösbar sind. Mehr dazu z.B. bei [Wikipedia: Winkeldrittelung](https://de.wikipedia.org/wiki/Winkeldrittelung).

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Die archimedische Ermittlung des Kreisumfangs bzw. des Kreisverhältnisses (also der Zahl π) ist tatsächlich ein durchgehend rein geometrisch konstruierter Grenzprozess. Archimedes hat da... [mehr]

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Die archimedische Ermittlung des Kreisumfangs bzw. des Kreisverhältnisses (also der Zahl π) ist tatsächlich ein durchgehend rein geometrisch konstruierter Grenzprozess. Archimedes hat dazu die Methode der Exhaustion verwendet: Er hat in einen Kreis regelmäßige Vielecke ein- und umbeschrieben und deren Umfänge berechnet. Mit steigender Anzahl der Seiten nähern sich die Umfänge der Vielecke dem tatsächlichen Kreisumfang von innen und außen immer weiter an. Der wahre Umfang des Kreises liegt also zwischen dem Umfang des einbeschriebenen und des umbeschriebenen Vielecks. Wichtig ist: Archimedes hat dabei ausschließlich geometrische Konstruktionen und Argumente verwendet, ohne auf algebraische oder analytische Methoden (wie Grenzwertrechnung im modernen Sinn) zurückzugreifen. Der Grenzprozess ist also rein geometrisch, da er auf der sukzessiven Verfeinerung der Vielecke und der Anwendung geometrischer Sätze beruht. Zusammengefasst: Ja, die archimedische Ermittlung des Kreisumfangs bzw. des Kreisverhältnisses ist ein durchgehend rein geometrisch konstruierter Grenzprozess.

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Die klassischen freien Problemaufgaben der Antike – also das Quadraturproblem des Kreises, die Dreiteilung des Winkels und die Verdopplung des Würfels – sind mit Zirkel und Lineal nic... [mehr]

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Die klassischen freien Problemaufgaben der Antike – also das Quadraturproblem des Kreises, die Dreiteilung des Winkels und die Verdopplung des Würfels – sind mit Zirkel und Lineal nicht lösbar, wie im 19. Jahrhundert mathematisch bewiesen wurde. Die Frage, ob es für diese Probleme „konstruierte Grenzprozesse mit intrinsischer Plausibilität“ geben kann, zielt darauf ab, ob man durch Grenzprozesse (also durch Grenzwerte von Folgen von konstruierbaren Objekten) zu einer Lösung gelangen könnte, die auf eine natürliche, nachvollziehbare Weise entsteht. Tatsächlich gibt es für diese Probleme Grenzprozesse, die zu einer „Lösung im Grenzwert“ führen. Zum Beispiel kann man die Quadratur des Kreises durch eine Folge von Vielecken mit immer mehr Seiten annähern, deren Flächen gegen die Kreisfläche konvergieren. Ähnliches gilt für die Annäherung an die Würfelverdopplung oder die Dreiteilung des Winkels: Man kann mit Zirkel und Lineal beliebig nahe an die exakte Lösung herankommen, aber nie exakt treffen. Ob diese Grenzprozesse „intrinsisch plausibel“ sind, hängt von der Interpretation ab: - **Mathematisch**: Ja, Grenzprozesse sind ein fundamentaler Bestandteil der Analysis und der modernen Mathematik. Die Annäherung an eine Lösung durch eine Folge von konstruierbaren Schritten ist mathematisch sinnvoll und plausibel. - **Konstruktivistisch (im Sinne der antiken Geometrie)**: Nein, denn die klassische Konstruktion verlangt eine endliche Abfolge von Schritten mit Zirkel und Lineal. Ein Grenzprozess, der unendlich viele Schritte erfordert, ist im klassischen Sinn keine zulässige Konstruktion. Zusammengefasst: Es gibt konstruierte Grenzprozesse, die zu den Lösungen der klassischen Probleme im Grenzwert führen und mathematisch plausibel sind. Im Sinne der klassischen, endlichen Konstruktionen mit Zirkel und Lineal gelten sie jedoch nicht als „echte“ Lösungen. Die Plausibilität hängt also vom gewählten mathematischen Standpunkt ab.

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Das Winkeldritteln mit Zirkel und Lineal ist im Allgemeinen **nicht** mit endlich vielen Schritten möglich. Das ist ein klassisches Problem der antiken Geometrie, das 1837 von Pierre Wantzel bewi... [mehr]

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Das Winkeldritteln mit Zirkel und Lineal ist im Allgemeinen **nicht** mit endlich vielen Schritten möglich. Das ist ein klassisches Problem der antiken Geometrie, das 1837 von Pierre Wantzel bewiesen wurde. Nur für bestimmte spezielle Winkel (z. B. 90°) ist das Dritteln mit Zirkel und Lineal möglich, aber nicht für beliebige Winkel. Falls in meinen vorherigen Antworten ein Widerspruch entstanden ist, tut mir das leid. Die korrekte Aussage ist: **Das exakte Dritteln eines beliebigen Winkels mit Zirkel und Lineal ist im Allgemeinen nicht möglich.** Weitere Informationen dazu findest du z. B. bei [Wikipedia – Winkeldrittelung](https://de.wikipedia.org/wiki/Winkeldrittelung).

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Die Frage bezieht sich auf das klassische Problem der Winkeldrittelung mit Zirkel und Lineal und die Rolle von Gleichungen dritten Grades (Kubikgleichungen) dabei. **Hintergrund:** Das Winkeldrittelu... [mehr]

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Die Frage bezieht sich auf das klassische Problem der Winkeldrittelung mit Zirkel und Lineal und die Rolle von Gleichungen dritten Grades (Kubikgleichungen) dabei. **Hintergrund:** Das Winkeldrittelungsproblem fragt, ob es möglich ist, einen beliebigen Winkel nur mit Zirkel und Lineal exakt zu dritteln. Die alten Griechen versuchten das, aber es gelang ihnen nicht für alle Winkel. **Unmöglichkeitsbeweis:** Der Unmöglichkeitsbeweis (z.B. von Pierre Wantzel, 1837) zeigt, dass das allgemeine Winkeldritteln mit Zirkel und Lineal nicht möglich ist. Der Grund: Die Konstruktionen mit Zirkel und Lineal können nur solche Zahlen (Längen) erzeugen, die sich durch eine endliche Folge von Quadratwurzeln (also durch Lösen von Gleichungen 2. Grades) aus den gegebenen Zahlen gewinnen lassen. Das entspricht mathematisch sogenannten "Konstruktionen mit quadratischen Erweiterungen". Beim Versuch, einen Winkel α zu dritteln, landet man auf der Gleichung: \[ \cos(3\theta) = 4\cos^3(\theta) - 3\cos(\theta) \] Setzt man \(\theta = \alpha/3\), ergibt sich eine kubische Gleichung für \(\cos(\alpha/3)\). Für viele Winkel ist diese Gleichung nicht durch wiederholtes Ziehen von Quadratwurzeln lösbar, sondern erfordert das Lösen einer Gleichung 3. Grades, was mit Zirkel und Lineal im Allgemeinen nicht möglich ist. **Warum ist die Gleichung 3. Grades im Beweis zugelassen?** Im Unmöglichkeitsbeweis wird gezeigt, dass das Lösen einer Gleichung 3. Grades (wie \(y = x^3\)) im Allgemeinen nicht mit Zirkel und Lineal möglich ist. Die Gleichung ist also **gerade deshalb** im Beweis zugelassen, weil sie zeigt, dass die Lösung außerhalb der Möglichkeiten von Zirkel und Lineal liegt. **Warum kann man mit y = x³ nicht real dritteln?** Die Funktion \(y = x^3\) beschreibt eine kubische Beziehung. Um einen Winkel zu dritteln, müsste man eine kubische Gleichung lösen können. Mit Zirkel und Lineal kann man aber nur lineare und quadratische Gleichungen (also bis zum Grad 2) konstruieren. Das Lösen von \(y = x^3\) (also das Ziehen einer Kubikwurzel) ist mit diesen Werkzeugen nicht möglich. **Zusammengefasst:** - Im Unmöglichkeitsbeweis wird die kubische Gleichung verwendet, um zu zeigen, dass das Winkeldritteln im Allgemeinen nicht mit Zirkel und Lineal möglich ist. - In der Praxis kann man mit Zirkel und Lineal keine kubischen Gleichungen lösen, also auch nicht \(y = x^3\), und daher auch nicht jeden Winkel dritteln. **Weiterführende Links:** - [Winkeldrittelung – Wikipedia](https://de.wikipedia.org/wiki/Winkeldrittelung) - [Pierre Wantzel – Wikipedia](https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre_Laurent_Wantzel)