Geometrie · Lektion 18 von 18

Vektorielle Beweise

Wie begründest du eine geometrische Aussage mit Vektoren?

Laut Abitur-Erlass des Kultusministeriums ist dieses Thema nicht Gegenstand der schriftlichen Abiturprüfung. Es hilft aber beim Verständnis und kann im Unterricht vorkommen.

Das kannst du nach dieser Lektion

  • geometrische Aussagen mit Vektoren formulieren
  • geschlossene Vektorketten zum Beweisen nutzen
  • Orthogonalität mit dem Skalarprodukt beweisen
–3 Schritte · 4 Übungen
  1. 1Ein Beweis gilt für alle Figuren
  2. 2Die Diagonalen halbieren sich
  3. 3Rechte Winkel beweisen
  4. ✎Üben
Schritt 1 / 3

Ein Beweis gilt für alle Figuren

Mit Vektoren kann man geometrische Sätze allgemein beweisen – nicht nur für ein Beispiel. Man drückt alle Strecken durch zwei (oder drei) Basisvektoren aus, etwa a⃗=AB→\vec a=\overrightarrow{AB} und b⃗=AD→\vec b=\overrightarrow{AD} im Parallelogramm.

InteraktivBeweis: Die Diagonalen eines Parallelogramms halbieren sich
Parallelogramm mit Diagonalen-11234567-112345ABDCM
Weg 1
AM⃗=12(a⃗+b⃗)\vec{AM}=\tfrac12(\vec a+\vec b) (halbe Diagonale ACAC)
Weg 2
AM⃗=a⃗+12(b⃗−a⃗)=12(a⃗+b⃗)\vec{AM}=\vec a+\tfrac12(\vec b-\vec a)=\tfrac12(\vec a+\vec b) (über BB, halbe Diagonale BDBD)
Folgerung
Beide Wege treffen denselben Punkt – für jedes Parallelogramm.
Probier ausVerzerre das Parallelogramm beliebig. Der Schnittpunkt der Diagonalen bleibt immer genau in der Mitte beider Diagonalen – der Beweis zeigt, warum.

Kurz nachgedacht

Im Parallelogramm ABCDABCD mit a⃗=AB→\vec a=\overrightarrow{AB} und b⃗=AD→\vec b=\overrightarrow{AD}: Wie lautet BD→\overrightarrow{BD}?

Beantworte am besten zuerst die Verständnisfrage.

Noch 2 weitere Schritte, dann folgen 4 Übungsaufgaben.