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Seite 1
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)“Dre Muse per PyTHAGOPEER’
SZAPO+ APPAD
Hıstorıa MATH.»
1974,
Le
ANGUAGES:
GERMAN
Document
Tree:
Pevrewerp:
H.
Summapy
Zur
FPUHGESCHICHTE
è
¿31
-
LANGUAGES:
DEP
GEDMETPRIE
316.
ENGLISH
AND
HUNGARIAN
JOURNAL
L.
L.
Busaro
‘Vento?
when rm qreas (|Caglish fraah hungarian.)
Yen
F9
WAS pa
sz ara,
Vaya
SUMMARIES
Den Ausgargspunkt der Arbeit bildet der Kommentar
des Proklos zum Satz Euklid Elemente I 44 liber die sog.
parabolischen, elliptischen, und hyperbolischen
Flächeanlegungen,
als
Uber
Pythagoreischen Muse."
"Entdeckungen der alten
Der vorliegende Aufsatz behandelt
vor allem die Sätze II 5,
€,
11 und lé,
und weist ihren
Ursprunc aus der puthagoreischen Proportionenlehre nach.
Die genannten Sätze haben
in voreudoxischer Zeit
die
geometrische Lösung solcher Probleme ermöslicht,
die
mit den früherer Methoden der bloss arithmetischen
Proportionenlehre nicht
zu lösen waren.
The pessage from Proclus'
commentary
to Euclid's
Elements I ¢¢ mentions the parabolic, ellipzical and
huperbolie applications of areas as “oid discoveries of
the Muse of the Futhagorsans.”
In
that
connection
the
present article deals with the propositions: Elemente
ZI 5, €, Zi, and lé, pcinting out their origin in the
Pythagorean
theory of proportions.
Provided in pre-Eudsxian
times
that could not be sclvec by
These propositions
the solution of problems
the earlier methods of the
theory of proportions for numbers onlu.
Proklos az euxlidészi "Elemek" I 44 tételéhez irt
megjeguzésében beszél a pythagoreusok muzsäjänak
találmányáról: az un. parabolikus, elliptikus és
hyperbolikus felület-hozzäillesztösekröl.
A dolgozat
ezzel kapcsolatban foként az Elemek II 5, 6,
il és 14
tételeit térgyalja és kimutatja, hogy ezeknek a
tételeknek a fUlállitására a régi arányelméletnek olyan
problémái adtak alkalmat,
amelyeket pusztán aritmetikai
mödszerekkel az Eudoxost megelözö korban megoldani nem
tudtak.
Seite 2
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)HISTORId
MATHEMATICA
291-316
"DIE MUSEDERPYTHAGOREER"
[II
ZUR FRtiHGESCHICHTE
BY ARPAD
SZAB~,
DER GEOMETRIE
BUDAPEST
SUMMARIES
Den Ausgangspunkt der Arbsit
bildet
der Kommentar
des Proklos zum Satz. Euklid EZemente I44
iiber die sog.
parabolischen,
eZZiptischen,
und hyperboZischen
FXicheanlegungen,
als Uber "Entdeckungen der alten
pythagoreischen
Muse."
Der vorliegende
dufsatz behandelt
vor allem die S;itze II 5, 6, 22 und 24, und weist ihren
Ursprung aus der pythagoreischen
Proportionenlehre
nach.
Die genannten S3tze haben in voreudoxischer
Zeit die
geometrische L&sung solcher Probleme ertiglicht,
die
mit
den friiheren Methoden der bloss arithmetischen
Proportionenlehre
nicht zu l&en waren.
The passage from
Proclus'
commentary to Euclid's
the parabolic,
eZZipticaZ
and
applications
of areas as "old discoveries
of
the Muse of the Pythagoreans."
In that connection the
present article
deals with the propositions:
Elements
II 5, 6, IZ, and 24, pointing
out their origin in the
Pythagorean
theory of proportions.
These propositions
provided in pre-Eudoxian
times the solution
of problems
that could not be solved by the earlier
methods of the
theory of proportions
for numbers only.
Elements
hyperbolic
1 44 mentions
Proklos az euklideszi
"Elemek" I 44 tktelGhez
irt
megjegyz&gben
beszdl a pythagoreusok muzsdjdnak
taldlmdnydr61:
az un. par&o Zikus,
e 2 Ziptikus
6s
hyperbolikus
felUlet-hozz6illeszt&sek&.
A dolgozat
ezzel kapcsolatban
fijkdnt az Elemek II 5, 6, 11 6s 24
teteleit
ttirgyalja
6s kimutatja,
hogy ezeknek a
tdteleknek
a fLWillit&dra
a r6gi ardnyelm&etnek
olyan
problhmdi adtak alkalmat,
amelyeket pusztdn aritmetikai
mddszerekkel az Eudoxost megelaz8 korban megoldani nem
tudtak.
Man liest im trefflichen
Kommentar des Proklos,
anlZisslich
des Euklidischen
Satzes Elem. I 44, den folgenden interessanten
Bericht : [ 21
“Einer Tradition
zufolge,
die auf Eudemos zurlickgeht,
[3]
sind das uralte
Entdeckungen der pythagoreischen
Muse, die
Seite 3
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)'FlZichenparabel
ceinfache
Flachenanlegung>,
die 'Hyperbel'
<FlUchenanlegung
mit Uberschuss>,
und die 'Ellipse'
< FlPchenanlegung mit Fehlen>.
Von diesen entlehnten
die Neueren die
Namen und Ubertrugen
sie such auf die sogenannten
konischen
Linien
< Kegelschnitte>
und nannten such von diesen die eine
Parabel,
die andere Hyperbel
und die dritte
Ellipse,
wlhrend
jene alten ehrwtirdigen
Manner die mit diesen Namen bezeichneten
Gebilde
in der Anlage ebener Flachen an eine Strecke erblickten.
Wenn nBmlich eine Gerade gegeben ist, und man die gegebene FlPche
der ganzen Geraden antlang
sich erstrecken
lasst,
dann nennt man
das 'die Flache anlegen'
(napa86hhe~u);
macht man aber die
'Lange' der Flache grosser als die der Geraden selbst,
dann
spricht
man von einem 'Hinausgehen'
darliber
(bn~pf36Xhc\u);
und
macht man sie kleiner,
so dass ein Teil der Geraden Uber die
gezeichnete
Flache hinausragt,
von einer 'Verklirzung'
(~~XE(~EXU).
In diesem Sinne spricht
Euklid
im VI. Buch von der 'Hyperbel'
(VI 29) und von der 'Ellipse'
(VI 28!, hier aber benCrtigte
er die
'Parabel,'
wo er an eine Strecke ein, einem gegebenen Dreieck
gleiches
Parallelogramm
anlegen wollte...."
Es haben zahlreiche
Historiker
die aussergewbhnliche
Bedeutung
dieser Worte fur die Rekonstruktion
der altpythagoreischen
Wissenschaft,
und schon 1Ungst erkannt.
Es w&-e such leicht,
aus
der bekannten
und heute in Fachkreisen
Uberall
gelesenen modernen
Literatur
hier sogleich
zweifellos
richtige
Feststellungen
im
Zusammenhang mit dem angefuhrten
Bericht
namhaft zu machen.
Ich
denke an solche Beobachtungen,
die nicht nur als communis opinio
gelten,
sondern die such ich selber nur lebhaft
bejahen und
unterstreichen
ktlnnte.
Aber soviel
ich Weiss, hat doch bisher noch neimand versucht,
die im Bericht
erwahnten Euklidischen
Sltze geometrisch
eingehender
zu interpretieren
und ihren Ursprung
bloss
auf Grund
der 'Elemente'
selbst
zu rekonstruieren.
- Darum will ich hier
zunachst das bisher Verslumte
nachholen.
Ich interpretiere
also
vor allem die im obigen Bericht
erwahnten Euklidischen
Satze. [4]
In der Interpretation
folge ich Uberall
treu und genau dem antiken
Gedankengang.
Nur die Bezeichnungsart
werde ich etwas vereinfachen,
urn das Lesen such fur diejenigen,
die an mathematische
Texte
weniger gewohnt sind, zu erleichtern.
Das heisst:
ich werde
zwar, wo es nlltig
ist,
jene geometrische
Symbolsprache,
die in
den Gymnasien Ublich
ist,
keineswegs ausser acht lassen.
Aber in der Benutzung von Buchstaben,
urn geometrische
Figuren
zu
bezeichnen,
werde ich sparsamer
als Euklid umgehen.
Denn ich
will vor allem die Gedankenfihrung
selbst so klar und pragnant,
wie nur mbglich,
herausstellen.
Und ich Weiss aus Erfahrung,
wie in der Elementargeometrie
eben das allzu hzufige
BenUtzen
von Buchstaben die Aufmerksamkeit
dessen, der nicht daran gewUhnt
ist, ermlidet.
- Dann will ich versuchen,
auf jene Probleme
hinzuweisen,
die zur Aufstellung
der fraglichen
Satze geflihrt
haben mi%gen. Dabei verzichte
ich einstweilen
vbllig
auf die
Auseinandersetzung
mit
der parallelen
Forschung.
Seite 4
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)der Geometrie
293
I.
Der
Satz Elem.
I 44 stellt
die
Aufgabe:
"An eine gegebene Strecke
ein einem gegebenen Dreieck
gleiches
Parallelogramm
in einem gegebenen geradlinigen
Winkel anzulegen."
Nachdem an einer Figur (hier Abb. 1) die drei Data:
die
Strecke a, das Dreieck C und der geradlinige
Winkel D gezeigt,
sowie die Aufgabe erklart
wurde, besteht
die Losung aus einem
vorbereitenden
und einem Hauptteil.
Als vorbereitender
Teil wird
ein dem Dreieck c flachengleiches
Parallelogramm
mit dem Winkel D
konstruiert.
Euklid
beniitzt
dazu
einen vorangehenden
Satz:
I 42:
"Ein einem gegebenen
Dreieck
gleiches
Parallelogramm in einem gegebenen
geradlinigen
Winkel zu
errichten,"
der seinerseits
den ihm
vorangehenden
Satz zur Anwendung
gebracht
hatte:
ABP. 4
I 41:
"Wenn ein Parallelogramm
mit einem Dreieck
dieselbe
Grundlinie
hat und zwischen
denselben
Parallelen
liegt,
ist
das Parallelogramm
doppelt
so gross,
wie das Dreieck."
(Man erseiht
daraus such, wie bei Euklid
die SItze sorgfaltig
aufeinander
gebaut werden.)
Der Kauptteil
der Ltfsung besteht
aus den folgenden
vier
Schritten:
Parallelogramm
(waagerecht
a> 1st das dem Dreieck c gleiche
schraffiert
in unserer Abb. 1 hergestellt,
dann wird es
zunPchst so angebracht,
dass seine langere Seite die
Fortsetzung
der gegebenen Strecke a (in der Richtung
nach
oben hinauf)
bilde.
b) Danach konstruiert
man mit der kUrzeren Seite des
waagerecht schraffierten
Parallelogramms
und mit der
gegebenen Strecke a das kleine
Rhomboid (links
von a).
c) Die Diagonale
dieses kleinen
Rhomboids wird verlgngert
und sie schneidet
in Punkt K die Verlxngerung
der anderen
kurzen Seite des schraffierten
Parallelogramms.
d) Hat man den Punkt K gewonnen, dann kann man -- unter
BenLitzung dieses Punktes -- mit noch drei Parallelen
(von
denen die zwei waagerechten
bloss 'Verlangerungen'
sind) schon
die ganze Abb. 1 fertigkriegen.
Seite 5
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)A. Szab6
Fasse man nun dbb. 1 ins Auge.
Man hat ein grosses
Rhomboid
vor sich,
das durch seine Diagonale
halbiert
wird.
[7]
Urn
diesclbe
Diagonale
liegen
jedoch such zwei kleinere
Rhomboide
Diese
(leere
Flgchen
in Abb. I>, die ebenso halbiert
werden.
letzteren
heissen
nach der Euklidischen
Terminologie:
‘die um
die Diagonale
liegenden
Parallelogramme.'
[8]
Aus
der Tatsache
jedoch,
dass durch dieselbe
Diagonale
sowohl das grosse
Rhomboid,
wie such die beiden kleineren
Rhomboide halbiert
werden,
folgt,
das die beiden schraffierten
Parallelogramme
der Figur
(die sag.
Eben diese
'Erganzungen')
untereinander
gleich
sein miissen.
Tatsache
wird bei Euklid
im vorangehenden
Satz ausgesprochen:
I 43:
"In
jedem
(napankqp6paTa)
Parallelogramme
Parallelogramm
sind
der urn die Diagonale
einander
gleich."
die Erganzungen
liegenden
1st jedoch das (dem Dreieck
c gleiche)
waagerecht
schraffierte
Parallelogramm
in dbb. 1 dem anderen (mit Wellenlinien
schraffierten)
gleich,
so wurde -- im Sinne der gestellten
Aufgabe -- die gegebene Flliche (C) an die gegebene Strecke (a)
angelegt.
Fragt man sich nun, wie die eben zusammengefasste geistreiche
Konstruktion
einst gefunden wurde, so liegt die Vermutung nahe:
wohl eben auf umgekehrten Wege, und nicht so, wie die einzelnen
Schritte
der Konstruktion
in der obigen zusammenfassung nacheinander kamen.
Nachdem man wusste, dass jedes Parallelogramm durch seine
Diagonale halbiert
wird, erkannte man zunachst wohl, dass jene
Linien,
die
beiden, zu den Seiten des Parallelogramms parallelen
sich in einem beliebigen
Punkt der Diagonale schneiden,
[lo]
urn die Diagonale'
nicht nur die kleineren,
sog. 'Parallelogramme
erzeugen, sondern dass dabei such die ‘Erganzungen’ der letzteren
(die napashr$uaTa)
untereinander
gleich sein mifssen. Eben diese
Tatsache ermbglichte
die gewllnschte Konstruktion.
Jene FlPche
(=ein Parallelogramm),
die man in ihr Gleiches (doch mit anderen
Seiten) verwandeln wollte,
wurde als die eine ‘Erganzung’
(waagerecht schraffiertes
Parallelogramm auf Abb. 1) aufgefasst;
und die gegebene Strecke a (an die man das vorige Parallelogramm
anlegen sollte)
wurde die eine Seite des anderen gesuchten
Parallelogramms
(des mit Wellenlinien
schraffierten).
Versucht man nun den vermutlichen
historischen
Ursprung
derselben Konstruktion
noch weiter wiederzugewinnen,
so fallen
zunachst die folgenden drei Tatsachen auf:
1. Die Flache, die man an eine gegebene Strecke anlegen ~011,
ist als ein Dreieck (Cl gegeben; wohl nur deswegen, weil jede
geradlinige
Figur sich in Dreiecke auflbsen 1Psst.
Kann man
also die gestellte
Aufgabe im Falle eines Dreiecks lasen, so
Seite 6
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)der Geometrie
295
llsst
sich auf demselben
Wege such die Flschenanlegung
jeder
geradlinigen
Figur
ausfiihren.
2. Die Figur,
die man bekommen ~011, ist doch ein
Parallelogranan;
und dazu noch
3. ein Parallelogramm
mit einem 'gegebenen
geradlinigen
Winkel.'
Diese auffallenden
Einzelheiten
sind wohl nur darauf
zurUckzufUhren,
dass der Verfasser
der ‘Elemente’
die
grijsstm6gliche
Allgemeingliltigkeit
erstrebt
hatte.
Gewijhnlich
stellt
man sich eine ‘FlKche’
nicht
als ein Dreieck,
sondern
eher
als ein Rechteck
(=rechtwinkliges
Parallelogramm)
vor.
(Auch im
alltzglichen
Leben bekommt man ein Fllchenmass
eben dadurch,
dass
und ‘Breite’
miteinander
multipliziert;
und diese Regel
man ‘LPnge’
gilt
eigentlich
nur fUr Rechtecke.)
-- Ich vermute
also,
dass
ursprunglich
der Satz I 44 hiess:
[ll]
“Wie verwandelt
man ein Rechteck
mit
b und c in ein anderes
flachengleiches
eine Seite a ebenfalls
gegeben ist?”
Man hat
gel&t,
diese Aufgabe im Sinne jener
die eben behandelt
wurde.
den gegebenen Seiten
Rechteck,
dessen
allgemeingUltigen
Konstruktion
* * *
Es wgre nun durchaus
mbglich,
das Verwandeln
eines gegebenen
Rechtecks
in ein anderes,
ihm fl?ichengleiches,
von dem nur die
eine Seite bekannt
ist,
fur eine Aufgabe rein praktisch-geometrischen Ursprungs
zu halten.
Aber ich glaube nicht,
dass man das
geschickte
LUsen einer bloss
praktischen
Aufgabe in der Antike
jemals als ‘Erfindung
der Muse’ bezeichnet
hgtte.
Man wird die
eben behandelte
Flgchenanlegung
eher von irgendeinem
theoretischen
Gesichtspunkt
aus fur wichtig
gehalten
haben.
Man kann such
diese theoretische
Bedeutung der fraglichen
LUsung leicht
einsehen,
wenn man einige Tatsachen
der antiken
Mathematikgeschichte
nicht
aus dem Auge verliert.
Wie bekannt,
hat einen sehr wesentlichen
Kern der voreuklidischen Mathematik
der Griechen
die Proportionenlehre
gebildet.
Wie 0. Toeplitz
einst
schrieb:
“Der Begriff
der Proportion
spielt
in der griechischen
Mathematik
eine weit grossere
Rolle als in der
heutigen,
such wie die Schule sie lehrt;
denn der Grieche
kleidet
vieles
in die Sprache der Proportionen,
was wir durch den
Formalismus
der Rechenregeln
ausdrllcken.
Etc.”
[12]
Ich glaube
such schon nachgewiesen
zu haben, wie sich diese Proportionenlehre -- mindestens
in grossen
ZUgen -- entfaltet
hatte.
[13]
Die wissenschaftliche
Terminologie
spricht
eindeutig
dafUr,
dass
die Proportionenlehre,
die bei Euklid
vorliegt,
ursprunglich
einen Teil der Musiktheorie
gebildet
hatte.
Erst spster
wurde
die musikalische
Proportionenlehre
in der Arithmetik
und nachher
in der Geometrie
weiterentwickelt.
-- Ich vermute
nun, dass
such das Problem der pythagoreischen
Fltichenanlegung
(Elem. I44)
Seite 7
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)A. Szab6
historisch
aus der arithmetischen
Proportionenlehre
war. Man fasse nBmlich den folgenden
Euklidischen
entstanden
Satz ins Auge:
"Bei drei
qeqebenen Zahlen zu priifen,
ob es
IX 13:
moqlich ist,
zu ihnen eine vierte
proportionale
Zahl
zu finden."
Zum GlUck brauchen wir auf die Euklidische
Behandlung dieses
Satzes nicht n'dher einzugehen.
[14]
FUr uns wichtig
ist aus
diesem Theorem nur folgendes:
Sind a, b, und c natiirliche
Zahlen, dann gibt es eine (ganze) Zahl x flir die Proportion
a:b = c:x nur dann, wenn das Produkt
bc durch a teilbar
ist;
sonst ist es eben nicht tiqlich,
zu den drei gegebenen Zahlen
eine 'vierte
proportionale
Zahl' zu finden.
Einen Spezialfall
zu diesem Theorem bildet
der vorangehende
Satz:
Ix 18:
moqlich
finden."
"Bei
ist,
zwei qeqebenen Zahlen zu p&fen,
ob es
zu ihnen eine dritte
proportionale
Zahl zu
Auch an diesem Theorem ist for uns nur das folgende
wesentlich:
[l!i]
Sind a und b natilrliche
Zahlen, dann gibt es eine ganze
Zahl y ftlr die Proportion
a:b = b:y nur dann, wenn b2 durch a
teilbar
ist.
(An einem numerischen
Beispiel
illustriert:
es
gibt eine 'dritte
proportionale
Zahl' fir die Proportion
9:6 = 6:y,
weil 6.6/9 = y = 4 ist.)
Es geht also aus den eben zitierten
arithmetischen
Sltzen
hervor,
dass eine 'vierte
proportionale
Zahl' zu drei gegebenen
Zahlen (bzw. eine 'dritte
proportionale
Zahl' zu zwei gegebenen
Zahlen) nur unter qewissen Bedinqunqen existiert.
(Sind die
notwendigen
Bedingungen
nicht vorhanden,
dann kUnnte man nur
irgenwelche
arithmetischen
iiquivalente
der betreffenden
Aufgaben
losen, indem man z.B. die gegebenen Zahlen durch ihre geeigneten
Mehrfachen ersetzt.)
Aber es gibt gar keine solchen
einschrankenden
Bedingungen,
wenn man anstatt
'Zahlen'
mit
'Strecken'
arbeitet,
und wenn die Aufgabe nicht arithmetisch
sondern qeometrisch behandelt
wird.
Eben das Konstruieren
der
'Vierten
Proportionale'
bzw. dasjenige
der 'Dritten
Proportionale'
wird in den folgenden
Satzen der 'Elemente'
verlangt:
VI 12:
"Zu drei
zu finden,"
qeqebenen Strecken
die Vierte
Proportionale
VI 11: "Zu zwei qeqebenen Strecken
zu finden."
die Dritte
Proportionale
und
Die Lbsung dieser Aufgaben ist bei Euklid
beinahe dieselbe,
die such heute noch in der Schule gelehrt
wird.
Man bekommt
n%mlich die ‘Vierte
Proportionale’
zu drei gegebenen Strecken
folgendermassen
(s. Abb. 2): Man zieht zwei gerade Linien,
Seite 8
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)Geometrie
297
einen beliebigen
Winkel umfassen,
und es werden auf der einen
Linie die beiden gegebenen Strecken
a und b hintereinander
ia + b = AC), wghrend auf der anderen die Strecke
c abgetragen.
Dann verbindet
man die Punkte B und D,
und man zieht
zur Strecke
BD vom Punkt
C ab die Parallele
CE. So bekommt man
die Strecke
DE = x, die ‘Vierte
Proportionale’
zu den gegebenen
Strecken,
so dass a:b = c:x wird.
Denn
im Dreieck
AEC is ja die Strecke
BD
parallel
zu CE und nach einem’ Satz des
Buches VI:
VI 2:
parallel
Linie,
seiten
"Zieht man in einem Dreieck
zu einer Seite eine gerade
so teilt
diese die Dreiecksproportional."
Die Konstruktion
der ‘Dritten
Proportionale’
unterscheidet
sich von
der vorigen
nur darin,
dass anstatt
der
Strecke
c in diesem Fall noch einmal
die Strecke
b auf der anderen Linie
abgetragen
wird
(s. Abb. 3), und so
bekommt man mit denselben
Schritten,
wie bei der vorigen
Konstruktion,
diesmal
y, wobei a:b = b:y ist.
Man darf jedoch bei diesen
KonstrukABB. 3
tionen
folgendes
nicht
aus dem Auge
verlieren.
Werden zwei oder drei
beliebige
Strecken
bloss
in sich selbst
gegeben,
so wird man von
vornherein
nicht
entscheiden
kijnnen,
ob diese untereinander
iiberhaupt
kommensurabel
sind.
Streng beweisbar
ist also die
eben skizzierte
Konstruktion
nur dann, wenn der Begriff
‘Proportion’
such fiir inkommensurable
Grijssen definiert
ist.
Auf Grund einer
solchen
Definition,
wie im Buch VII der ‘Elemente.’
VII def. 20: "Zahlen stehen in Proportion,
wenn die erste
von der zweiten Gleichvielfaches
oder derselbe
Teil oder
dieselbe
Menge von Teilen
ist , wie die dritte
von der
vierten,"
kbnnte man die Konstruktionen
VI 12 und VI 11 nie beweisen.
Eben
deswegen wurden diese erst
im Buch VI der ‘Elemente’
behandelt,
nachdem nzmlich
ihnen die allgemeingllltige
Definition
der
‘Proportion’
am Anfang des Buches V schon vorausgeschickt
wurde:
V def. 5: "Man sagt, dass Grijssen in demselben Verhaltnis stehen,
die erste zur zweiten wie die dritte
zur
vierten,
wenn bei beliebiger
VervielfXltigung
die
Gleichvielfachen
der ersten und dritten
den Gleichvielfachen
der zweiten und vierten
gegenuber,
paarweise
Seite 9
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)A. Szab6
entsprechend
genonunen, entweder
zugleich
grosser
zugleich
gleich
oder zugleich
kleiner
sind."
oder
Nachdem nun -- im Sinne eines Scholions
[16] -- das Buch V der
Euklidischen
‘Elemente’
mindestens
im wesentlichen
als das Werk
des Eudoxos gilt,
[17] schreibt
man gewijhnlich
such die eben
zitierte
Definition
dem Eudoxos zu, da gerade diese den
wichtigsten
Grundpfeiler
der allgemeinen
Proportionenlehre
im
Buch V bildet.
Mit anderen Worten heisst
dies such soviel:
selbst
wenn man die geometrische
Konstruktion
der ‘Vierten
und
Dritten
Proportionale’
(VI 12 und,ll)
auf naiv-intuitivem
Wege
frilher
gefunden
hatte
-- was nach dem Vorbild
der einfachen
Proportionenlehre
filr Zahlen (im VII.
und VIII.
Buch der
‘Elemente’)
wohl mijglich ware --, such dann wurde der exakte
Beweis der gennanten
Konstruktionen
erst nach Eudoxos,
eben
auf Grund der angefilhrten
Definition
maglich.Man hat also
zun;ichst
den Eindruck,
dass die Griechen
jene arithmetischen
Aufgaben,
die im Sinne der Satze IX 18 und 19 nicht
l&bar
waren,
such geometrisch
-- mindestens
tadellos
-- erst nach Eudoxos zu
li3sen gelernt
hltten.
Aber dennoch hat man das Problem der ‘Vierten
und Dritten
Proportionale’
-- iiber die rein arithmetischen
Satze IX 19 und
18 hinausgehend
(also:
allgemeingiiltig)
-- such vor Eudoxos
schon vollkommen
exakt zu lijsen vermocht.
Die vorhin
behandelte
(parabolische)
Flachenanlegung
ermiSglicht
ja eben die allgemeine
L&sung dieser
arithmetisch
nicht
immer lijsbaren
Aufgabe.Man
denke n;imlich an den folgenden,
sehr einfachen
Satz der
Proportionenlehre
(fiir
Zahlen):
"S&hen
vier Zahlen in Proportion,
dann muss das
VII 19:
Produkt
aus der ersten
und vierten
dem Produkt
aus der
zweiten
und dritten
gleich
sein;
und wenn das Produkt
aus
der ersten
und vierten
Zahl dem aus der zweiten
und dritten
gleich
ist,
dann miissen die vier Zahlen in Proportion
stehen."
Wenn also a:b = c:d ist,
dann such ad = bc, und umgekehrt.
Nachdem jedoch das Produkt
zweier
Zahlen geometrisch
immer ein
[18] kann man eine viergliedrige
Proportion
Rechteck
bedeutet,
such als die Gleichheit
von zweien Rechtecken
auffassen.
[lg]
Und eben darum:
sucht man zu drei gegebenen Zahlen
(a, b, c)
die
‘Vierte
Proportionale’
(arb = c:x),
so kann man diese
Gegeben ist ein Rechteck
mit
Aufgabe geometrisch
so auffassen:
den Seiten b und c, und dieses
Rechteck
sol1 man an die gegebene
Strecke
a (parabolisch)
anlegen,
damit man zu bc ein anderes,
[Oder wenn man zu zwei
ihm flachengleiches
Rechteck
axbekomme.
gegebenen Zahlen,
a und b, die ‘Dritte
Proportionale’
sucht
-a:b = b:y --, dann sagt man:
Gegeben ist ein Quadrat,
b2, und
dieses
Quadrat
sol1 man an die gegebene Strecke
a als
flachengleiches
Rechteck
(ay) anlegen.]
Seite 10
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)Geometrie
299
Ich fasse
also die einfachste
und gewzhnlichste
FlZchenanlegung
der Pythagoreer
-- den Satz Elem. I 44 -- als die
allgemeine
(geometrische)
Losung der ‘Vierten
und Dritten
Proportionale,’
bzw. genauer:
als die L&sung des iquivalentes
einer
solchen
dufgabe auf, die man in der Arithmetik
nur unter
gewissen
Bedingungen
zu l&en
vermocht
hatte
(vgl.
IX 19 und 18).
Die geometrischeTransformationeiner
arithmetischen
Aufgabe war
-- im Falle der einfachen
(parabolischen)
Flgchenanlegung
-geistreich
undinteressant;
aber wirklich
bedeutend
wurde dieselbe
Transformation
erst im Falle der elliptischen
und hyperbolischen
Fl%ichenanlegung.
II.
Der eingangs
zitierte
Euklid
von der ‘Ellipse’
In der Tat wird dort die
Aufgabe in der folgenden
Bericht
des Proklos
erwlhnt,
dass
und der ‘Hyperbel’
im VI. Buch redet.
‘elliptische
Fl%chenanlegung’
als
Form gestellt:
VI 28:
"An eine gegebene Strecke
ein einer gegebenen
geradlinigen
Figur
gleiches
Parallelogramm
so anzulegen,
dass ein einem gegebenen ;ihnliches
Parallelogramm
fehlt,
etc."
Dagegen
heisst
die
Aufgabe
der
‘hyperbolischen
Flgchenanlegung’:
VI 29:
"An eine gegebene Strecke
ein einer gegebenen
geradlinigen
Figur gleiches
Parallelogramm
so anzulegen,
dass ein einem gegebenen shnliches
Parallelogranzn
Uberschiesst."
Anstatt
diese %tze
sogleich
eingehender
zu behandeln,
mochte
hier
zunlchst
auf die folgenden
Tatsachen
aufmerksam
machen.
Die ‘elliptische
FlPchenanlegung’
wird
insgesamt
vierzehnmal
als Hilfssatz
in den ‘Elementen’
benlitzt.
Und man findet
alle
diese vierzehn
Fxlle
im Buch X. [20]
Man hat also zunBchts
den
Eindruck,
dass man die wahre Bedeutung dieses
Satzes
(VI 28)
such gar nicht
richtig
ermessen
ktlnnte,
ohne dabei gleichzeitig
such das allerschwerste
(und vielleicht
such das allerschanste!)
Buch der gesamten Euklidischen
‘Elemente,’
ngmlich
das Buch X
zu berUcksichtigen.Es steht
dagagen vtlllig
anders um die
‘hyperbolische
Flachenanlegung’
(VI 29);
diese wird nur ein
einziges
Ma1 in den ‘Elementen,’
namlich
als Hilfssatz
zur
Lbsung der Aufgabt
VI 30 angewendet.
Und das Theorem VI 30
(diestetigeTeilung)
ist doch nur eine Variante
zwn Satz 11 ll.Eben diese letztere
Beobachtung
ermoglicht
die folgende
VereinfachungmeinerAufgabe
-- vallig
im Einklang
mit
der
gesamten einschMgigen
modernen Literatur.
T. L. Heath bemerkte
anlPsslich
der ‘elliptischen
FlBchenanlegung’
(VI 28), dass ein Spezialfall
dieser
Aufgabe hiesse:
Seite 11
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)A. Szab6
“An eine gegebene Strecke
ein einer
geradlinigen
Figur gleiches
Rechteck
dabei ein Quadrat
fehlt,"
HMl
gegebenen
so anzulegen,
dass
und dass man diese spezielle
Form der Aufgabe mit Hilfe
des
Satzes 11 5 16sen kbnnte.
[21]
Ebenso bemerkte
er anlzsslich
der ‘hyperbolischen
Fllchenanlegung’
(VI 29), dass eine Spezialform dieser
anderen Aufgabe wire:
“An eine gegebene Strecke
ein einer gegebenen geradlinigen
Figur gleiches
Rechteck
so anzulegen,
dass dabei ein
Quadrat
iiberschiesst,"
und dass man diese andere Aufgabe mit Hilfe
des Satzes II 6
l&en
konnte.
[22]
Es w&e selbstverstandlich
mtSglich,
zahlreiche
Belege daftir
namhaft zu machen, dass heute in der Fachliteratur
die beiden
Sltze II 5 und II 6 einstimmig
als einfachere
Varianten,
oder
als Spezialfllle
zu den Stitzen VI 28 und VI 29 gelten.
[23]Man darf dabei die wesentlichen
Unterschiede
zwischen
den SBtzen
im Buch II einerseits,
und denjenigen
im Buch VI andrerseits
nattirlich
nicht
verwischen.
Es handelt
sich nicht
bloss
darum,
dass die Siltze im Buch VI allgemeingtiltiger
sind und mit
Proportionen
arbeiten,
wBhrend die ihnen entsprechenden
SPtze
im Buch II begrenztere
Spezialfzlle
darstellen,
und sich des
Begriffes
‘Proportion’
gar nicht
bedienen.
Ausserdem
sind II 5
und II 6 einfache
bewiesene
Theoreme, wahrend man es in den
ihnen entsprechenden
VI 28 und JI 29 mit. Konstruktionsaufgaben
zu tun hat.Aber ich glaube dennoch das Problem der
‘elliptischen
Flgchenanlegung’
anstatt
VI 28 an Hand des Satzes
II 5 und das jenige
der ‘hyperbolischen
Flachenanlegung’
anstatt
VI 29 an Hand des anderen Satzes,
II 6 erlirtern
zu dUrfen,
obwohl
es zugegeben werden muss:
es gibt kein Wort in den Satzen II 5
und II 6, das auf die ‘Ellipse’
bzw. auf die ‘Hyperbel’
hinweisen
wtirde .
* * *
Bevor ich nun den Euklidischen
Wortlaut
der ‘elliptischen’
und
der ‘hyperbolischen
Fllchenanlegung’
(II 5 und II 6) zitierte,
mochte ich hier zunlchst
an den vermutlichen
Ursprung
dieser
Satze erinnern,
wie ich diesen
in den letzten
Jahren such schon
in zwei verschiedenen
Arbeiten
zu rekonstruieren
versucht
hatte.
[24]
(Man fasse zum folgenden
noch einmal die obige
Abb. 1 ins Auge.)
Die pythagoreischen
Flgchenanlegungen
gehen von den folgenden
Tatsachen
aus:
a) Jedes Parallelogramm
wird durch seine Diagonale
halbiert
(I 34).
b)
Zieht man durch einen beliebigen
Punkt der Diagonale
-auf unserer
Abb. 1 durch jenen Punkt,
in dem die beiden
Seite 12
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)301
Geometrie
Scheitelwinkel
D sich bertlhren
-- zwei Parallelen
zu den beiden
nebeneinanderliegenden
Seiten des Parallelogramms,
so entstehen
ingesamt
vier neue Parallelogramme,
von denen
c)
die beiden
‘um die Diagonale
liegenden
Parallelogramme’
sowohl untereinander,
wie such dem ursprijnglichen
Parallelogramm
ahnlich
sind;
d)
dagegen sind die beiden
‘ErgZnzungen’
(=parapleromata;
die schraffierten
FlHchen in Abb. 1) gewtihnlich
nicht
ahiilich,
aber immer fllchengleich
untereinander.
Versuche
man nun diese Erkenntnisse
auf ein beliebiges
Quadrat,
x2 anzuwenden
(s. Abb. 4).
Die beiden zu den nebeneinanderliegenden
Seiten
des Quadrats
parallelen
Linien
schneiden
sich
jetzt
im Punkt 0 der Diagonale.
Die ‘urn die Diagonale
liegenden
sind diesmal
zwei Quadrate,
von denen das eine
Parallelogramme’
hier als y2 bezeichnetwurde,
wghrenddas
andere (das kleine
Y
Quadrat
rechts
oben auf Abb.
Die
4) unbezeichnet
blieb.
R
beiden
‘Erglnzungen’
(=paraX
pleromata)
habe ich mit p1
und p2 kenntlich
gemacht.PZ
Es se1 ausserdemnocherwlhnt,
dass jene Figur,
die aus den
\,
beiden
‘Erglnzungen’
(pl und
AfiB -4
ABB. 5
p2) sowie
aus dem kleihen
Quadrat
rechts
oben besteht,
nach der pythagoreischen
Terminologie
einen besonderen
Namen
flihrte;
sie hiess:
'Gnomon.'
Man liest
bei Euklid
selbst:
.T
II def. 2:
"In jedem Parallelogramrn
sol1 ein beliebiges
der um die Diagonale
liegenden
Parallelogramme
zusammen
mit den beiden Erganziingen
(=parapleromata)
Gnomon
heissen."
[=I
Der griisseren
cbersichtlichkeit
zuliebe
zeige ich den fiir uns
wichtigen
‘Gnomon’ der Abb. 4 such als eine besondere
Skizze:
Abb. 5.
Es geniigt nun ein Blick
auf Abb. 4, um einzusehen,
dass die
Differenz
der beiden Quadrate
-- x2 - y2 -- gerade der ‘Gnomon’
wird.
Man kann jedoch denselben
‘Gnomon’ -- wie die beiden
Figuren,
Abb. 6 und Abb. 7, zeigen -- auf zwei verschiedene
Weisen in je ein Rechteck
verwandeln.
Entweder
wghlt
man
namlich
jene Msglichkeit,
die die Abb. 6 zeigt:
die ganzeFl&he,
die aus dem kleinen
Quadrat
rechts
oben und aus der mit p2
bezeichneten
‘Erg$inzung’
besteht,
wird verlegt
und sie wird als
eine Art ‘Verlzngerung
nach links
zu der 'Erg&zung'
pl hinzugeftigt;
oder:
die andere MBglichkeit
wird durch Abb. 7
veranschaulicht:
man verlegt
nur die mit p2 bezeichnete
nach links
‘Erggnzung’
und man ftigt diese als ‘VerlXngerung
Seite 13
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)A. Szab6
In beiden Flllen
erreicht
man -- mit
der 'Erg%zung'
p1 hinzu.
der Umwandlung des ‘Gnomons’
in ein Rechteck
--, dass die
Differenz
der beiden Quadrate
(x2 - y2 -- der urspriingliche
‘Gnomonl auf Abb. 2 und 5) als
ein Rechteck
erscheint.
(Ubrigens
habe ich in beiden Fsllen,
Abb. 6
und Abb. 7, mit der Schraffierung
zeigen wollen,
dass die Summe der
schraffierten
Flgchen
-- je eines
Quadrats
[26] und eines Rechtecks
-- gerade das urspriingliche
Quadrat
ausmacht.)
Der Vergleich
der beiden
ABB. 6
Figuren
(Abb. 6 und Abb. 7) zeigt
sogleich
such den wesentlichen
Unterschied
der beiden Fl;ichenanlegungen.
Man sieht
besonders
an Abb. 7, dass das kleine
‘Quadrat
um die Diagonale’
(rechts
oben) -- das auf Abb. 4 unbezeichnet
geblieben
war -- nach rechts
iiberschiesst.
(Das ist die
ABb.7
‘hyperbolische
Flachenanlegung,’
die wir sp;iter
als Satz II 6 der
‘Elemente’
behandeln
wollen.)
Dagegen fehlt
dasselbe
kleine
Quadrat
(rechts
oben) in jener Flachenanlegung,
die die Abb. 6
Form, die wir demnachst
zeigt.
Das ist die sog. 'elliptische'
als Satz II 5 bei Euklid
ertSrtern
werden.
***
Und nun fasse man den Euklidischen
Wortlaut
der ‘elliptischen
Flachenanlegung’
ins Auge.
(Man kann diesen
Satz sogleich
an
Abb. 6 illustrieren.
Darum unterbreche
ich Euklids
Text mehrmals
in eckigen
Klammern mit Hinweisen
auf Abb. 6.)
II 5:
"Teilt
man eine Strecke
[AB] sowohl
in gleiche
[AC = CB = x] als such in ungleiche
Abschnitte
[AD = x+y,
bzw. DB = x-y],
so ist das Rechteck
aus den ungleichen
zusammen mit dem Quadrat
tiber
Abschnitten
[(x+y)
. (x-y)]
der Strecke
zwischen
den Teilpunkten
[CD2 = y2] dem Quadrat iiber der Halfte
[AC* = CB2 = x2] gleich.”
Der Satz besagt
also,
dass auf Abb. 6 die Summe des schraffierten
Rechtecks
-- (xiy)
. (x-y)
-- und des schraffierten
Quadrats
(y2) gleich
dem Quadrat
x2 ist:
(x+y)
. (x-y)
+ y2 = x2.
Oder
man kann such eine andere -- flir unsere
spPteren
Zwecke giinstigere
-- Bezeichnungsart
einfilhren.
Man gehe n&nlich
vom Rechteck
der
Abb. 6 aus, und es seien die Seiten des Rechtecks:
AD = x+y = a,
bzw. DB = x-y = b.
In diesem Fall wird
Seite 14
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)der Geometrie
= (F)2
und ~2 = (y)2s
y2
Und derselbe
Satz II
5 besagt dann in unserer
ab + (y)'
= (y)2s
Es kzme nun als nKchster
Schritt
Untersuchen
dessen, wozu eigentlich
anlegung'
bei Euklid
benutzt wird?
303
Formelsprache:
in meiner Erbrterung
das
die 'elliptische
FlgchenZu welchem
Zweck
hat
man
Bevor ich jedoch auf
diese,
zweifellos
einginge,
mbchte ich hier
noch einen interessanten
Zug jener Strategie
hervorheben,
mit
der Euklid
seinen Satz II 5 aufgebaut
hatte.
(Man beachte zum
folgenden
noch einmal die drei Figuren:
Abb. 4, 5, und 6.)Meiner Vermutung nach entstand
der gepriifte
Satz (II 5) in den
folgenden
zwei Schritten:
1. Man subtrahierte
zunachst von einem grbsseren
Quadrat (x2)
aus ein kleineres
(y2), und man sah, dass dabei ein 'Gnomon'
iibrigblieb.
(Von vornherein
gegeben waren nattirli,ch
x und y,
die Seiten der beiden Quadrate.)
'Gnomon' in ein
2. Erst als man den iibriggebliebenen
Rechteck
verwandelte
-- indem man n&nlich
die Flgche, die aus
dem kleinsten
Quadrat
(rechts oben) und aus der mit p2
bezeichneten
'Ergsnzung'
besteht,
verlegte,
und als eine Art
'Verlgngerung
nach links
zu' der anderen 'Erganzung'
pI
hunzufllgte
--, entstand
auf Abb. 6 die Strecke
AB, die Vedoppelung
eigentlich
der
diesen
urspriinglichen
Satz ausqearbeitet?
wichtigere
Frage
Quadratseite,
x.
Euklids
Strategie
ist nun gerade die umkehrung dieses ganzen
Prozesses.
Er geht von der Strecke AB selbst aus.
Diese
Strecke muss halbiert
werden, damit man die Seite jenes grllsseren
Quadrats
(x2) bekomme, von dem aus das kleinere
subtrahiert
wird.
Die Seite des kleineren
Quadrats
(y2) kann Euklid
such gar nicht
anders umschreiben,
als:
'die Strecke
zwischen
den Teilpunkten'
-- nachdem nBmlich
die ursprtingliche
Strecke
(AB) 'in gleiche
und
Ja, der Verfasser
der
in ungleiche
Abschnitte
geteilt
wurde.'
'Elemente'
geht so weit in der Umkehrung jenes Prozesses,
der von
mir als ziemlich
einfaches
Schema rekonstruiert
wurde, dass er
such nicht von einer Subtraktion
(eines kleineren
Quadrates von
einem gr&sseren
aus) redet;
er sagt lieber:
die Summe des
betreffenden
Rechtecks
(AD.DB) und des Quadrats
(CD2) macht das
Quadrat CB2 aus.Zweifellos
steht diese Euklidische
Strategie
im Dienste einer Vorbereitung.
Der Satz II 5, die 'elliptische
Flachenanlegung'
ist n&nlich
nur ein Rilfssatz,
zu einem vie1
wichtigeren
und bedeutenderen
Theorem.
Die wichtigste
Rolle der 'elliptischen
Fllchenanlegung'
besteht
in den 'Elementen'
darin,
dass sie als ifilfssatz
zur
folgenden
Konstruktion
herangezogen
wird:
[27]
II 14:
Quadrat
"Ein einer gegebenen
zu errichten."
geradlinigen
Figur
gleiches
Seite 15
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)A. Szab6
Euklids
vorbereitender
Schritt
zur Liisung dieser
Aufgabe
besteht
darin,
dass die gegebene geradlinige
Figur
in ein
Rechteck
verwandelt
wird.
(Jede geradlinige
Figur wird iiber das
Rechteck
hindurch
in ein flfchengleiches
Quadrat
verwandelt.)
Den wesentlichsten
Kern der Konstruktion
(II 14) bildet
-- wie
man gleich
sehen wird -- die Quadrierung
des Rechtecks.
Man
erreicht
dies durch eine geistreiche
Verbindung
der eben
behandelten
‘elliptischen
FlCzhenanlegung’
mit dem sog.
‘Pythagoreischen
Lehrsatz’
(I 47).
Subtrahiert
man n’%nlich -nach dem Pythagoreischen
Lehrsatz
-- vom Quadrat
auf der
Hypotenuse
aus das Quadrat
auf der einen Kathete,
so bekommt man
das Quadrat
auf der anderen Kathete.
Darum konstruiert
man jetzt
-- wie Abb. 8 zeigt
-- von den
----1 Seiten des
gegebenen Rechtecks
i (a und b) aus ein grasseres
1 Quadrat:
[ (a+b)/212;
dies wird
1 das Quadrat
auf der Hypotenuse:
j wahrend das kleinere
Quadrat,
-konstruiert
von den Seiten
desselben
Rechtecks
aus:
als das Quadrat
auf
[
(a-bIDI*
a .
2
der einen Kathete
aufgefasst
g$
wird.
Die Differenz
dieser
beiden
(
>
Quadrate
wird
-- im Sinne der
I
‘elliptischen
Flachenanlegung’
-- das Rechteck
ab (links
auf
Abb.8
Abb. 8); wPhrend dieselbe
Differenz
im Sinne des Pythagoreischen
Lehrsatzes
als das
Quadrat
auf der anderen Kathete
(d* auf Abb. 8) erscheint.
Darum
ist nun im Sinne der Konstruktion
ab = d2.
Ich vermute
nun, dass die Methode der ‘elliptischen
Flachenanlegungl
(II 5) urspriinglich
eben zum Zwecke des Verwandelns
eines beliebigen
Rechtecks
in ein fl;ichengleiches
Quadrat
Denn diese Art Flgchenverwandlung
war doch
ausgearbeitet
wurde.
ein bedeutender
Vorstoss
der friihgriechischen
Mathematik,
wie man
dies aus dem folgenden
ersieht.
a) Der terminus
technicus
der griechischen
Mathematik
fiir
das Verwandeln
eines Rechtecks
in flgchengleiches
Quadrat
hiess:
Faber den ‘tetragonismos’
schreibt
einmal
TETpciyWViSEIV.
Aristoteles
-- in einer Erijrterung
iiber die verschiedenen
Arten
von ‘Definitionen’:
[28] “Gewtfhnlich
sind die Definitionen
SchlussSXtzen
Phnlich,
wie z.B.:
‘Was ist der tetragonismos?'
-- ‘Die Konstruktion
eines dem Rechteck
(ETEP~JJQKES)
flgchengleichen
Quadrates.'
Eine solche Definition
ist ein Schlusssatz.
Derjenige
aber, der behauptet,
dass der 'tetragonismos'
das
Auffinden
der Mittleren
Proportionale
ist,
der macht such den
Grund der Sache namhaft .‘IMan ersieht
aus diesen Worten des
Aristoteles,
dass man sich -- selbst
zu seiner
Zeit noch -die geometrische
Konstruktion,
dessen vollkommen
bewusst
Seite 16
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)wie man ein Rechteck
quadriert,
der Proportionenlehre.
b)
Das Problem der Mittleren
der Arithmetik
auf.
Man denke
der Geometrie
war
ursprtinglich
Proportionale
an die beiden
VIII
18:
"Zwischen
zwei Ihnlichen
es eine Mittlere
Proportionalzahl,"
ebenen
305
ein
Problem
tauchte
folgenden
zuerst
Satze:
Zahlen
in
gibt
und
VIII
20:
"L;isst
sich zwischen
Proportionalzahl
einschalten,
;ihnliche
ebene Zahlen sein."
zwei Zahlen eine Mittlere
so mlissen die Zahlen
Man muss zum Verstandnis
dieser
beiden SPtze wissen,
dass nach
der Euklidischen
Terminologie
a und b dann “dhnliche
ebene Zahlen’
sind,
wenn fur sie die folgende
Faktorenzerlegung
a = cd, und
b = ef mbglich
ist
-- wobei noch c:e = d:f sein mu'ss.1st ein
solche
Faktorenzerlegung
(und eine solche
Proportion
der
betreffenden
Faktoren)
fur zwei beliebige
nattirliche
Zahlen,
a
und b, nicht moglich
-- sind also a und b keine
‘Wnliche
ebene
Zahlenl
--, dann gibt es fur sie such gar keine Mittlere
Proportionalzahl.
Darum hat man nun mit der ‘elliptischen
Flachenanlegung’
(II 5) und mit der Methode, wie man ein
beliebiges
Rechteck
in ein fl&hengleiches
Quadrat verwandelt
(II 14), das geometrische
Equivalent
einer arithmetisch
nitiht
immer llisbaren
Aufgabe gefunden.
[29]
Man ging such in diesem
Fall,
wie bei der einfachen
(parabolischen)
FlXchenanlegung,
von
dem oben einmal schon zitierten
Satz VII 19 aus:
"Stehen
vier Zahlen in Proportion,
dann muss das Produkt
aus der ersten
und vierten
dem Produkt
aus der zweiten
und dritten
gleich
sein."
Dieser
Satz heisst
ja fur den Fall der Mittleren
Proportionale
soviel:
sucht man eine Zahl x fur die Proportion
a:x = x:b, so
ist diese arithmetische
Aufgabe dem geometrischen
Problem
aquivalent:
x2 = ab.
Man sol1 ein dem Rechteck
ab fllchengleiches
Quadrat
(x2) konstruieren.
c) Man war sich such splter
noch vbllig
im klaren
dartlber,
dass die altpythagoreische
Flachenanlegung
(und darunter
die
Verwandlung
eines beliebigen
Rechtecks
in ein flachengleiches
Quadrat)
eine hervorragende
beistung
der theoretischen
Mathematik
ermuglicht
hatte.
Darum bezeichnet
der oben zitierte
Text des
Proklos
diese Entdeckungen
als ‘Erfindungen
der Muse der
Pythagoreer’
(TIJs riiv IIu~ayopeiwv
Mo&~ns Ebpiiuara),
und er redet
von ‘jenen
alten und ehrwUrdigen
(gbttlichen!j
Mlnnern’
(EKE~VWV
-cijv
aaAal3v Kai
e&&v &~bpGv),
die diese Konstruktionen
erfunden
hatten.Gerade in diesem Sinne erblickt
such Platon
[30] das
Wesen der Geometrie
‘in dem Ahnlich-Machen
(SpoCwa~s)
der der
Natur nach nichtahnlichen
Zahlen -.- dank gewissen
EigentUmlichkeiten
der FlPchen
(np;s riv T&J la1a6bwv
poioav).Sinnvoll
Seite 17
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)A. Szab6
wird diese sonderbare
Ausdrucksweise
nur dann, wenn man sich
Es gibt eine Mittlere
Proportionalzahl
nur
folgendes
iiberlegt:
zu zwei 'ghnlichen
ebenen Zahlen.'
Sind also die Seiten
irgendeines
Rechtecks keine 'ghnliche
ebene Zahlen,'
so kann man
dieses Rechteck arithmetisch
such nicht in ein flgchengleiches
Quadrat verwandeln,
da es zu seinen Seiten keine Mittlere
Proportionalzahl
gibt.
Verwandelt
man ein solches Rechteck dennoch
in ein flgchengleiches
Quadrat,
so hat die Geometrie
sozusagen
'Wunder gewirkt':
als ob die der Natur nach nicht-ghnlichen
Zahlen (die Seiten des betreffenden
Rechtecks)
shnlich
geworden
Und dies ist, wie Platon betont,
'in der Tat kein
waren.
menschliches,
sondern
Augen derjenigen,'die
ein gijttliches
Wunder -des VerstZndnisses
fihig
mindestens
in
sind. ' [31]
den
d) Die Entdeckung
dessen, wie man ein beliebiges
Rechteck
in ein flichengleiches
Quadrat verwandelt,
hat such das Einfiihren
eines vollkommen
neuen und grundlegenden
Begriffes
der
griechischen
Geometrie
veranlasst.
Man iiberlege
sich namlich
Man Weiss aus zahlreichen
(such arithmetisch
mEglichen)
folgendes.
Fallen,
dass die Seite eines einem gegebenen Rechteck
fllchengleichen
Quadrats
die Mittlere
Proportionale
ist.
Aber man Weiss auf der anderen Seite
zu den Rechteckseiten
aus der Arithmetik,
dass es nur zu zwei '8hnlichen
ebenen Zahlen'
eine Mittlere
Proportionalzahl
gibt.
Verwandelt
man also ein solches Rechteck
in ein flachengleiches
Quadrat,
dessen Seiten -- a und b nicht
'Phnliche
ebene Zahlen'
sind, so bekommt man ein recht merkwlirdiges
Quadrat;
dessen Seitenlange
n'%nlich sich zahlenm%sig
gar nicht
ausdriicken
1Psst; ja, die Lange dieser Seite 1Psst sich linear
(Es gibt gar keine Langeneinheit,
deren
gar nicht messen.
verschiedene
Mehrfachen
sowohl die Rechteckseiten
-- die 'nicht
ahnlichen
ebenen Zahlen'
a und b --, wie such die entsprechende
Aber man kennt auf der anderen Seite
Quadratseite
sein kijnnten.)
das Fllchenmass
des betreffenden
Quadrats doch ganz genau:
es
ist dem Flachenmass des verwandelten
Rechtecks gleich.
Darum
fiihrt man nun einen neuen Begriff
fiir die derartigen
Quadrate ein;
sie werden als Guv&u~ls = 'Quadratwerte
von Rechtecken'
bezeichnet.
[32]
Man misst also anstatt
der Lange der betreffenden
linear
inkommensurablen
Strecken
das auf sie errichtete
Quadrat.
Der
Begriff
66vapIs
(= 'Quadratwert
eines Rechtecks')
ist also unserem
Begriff
'Quadratwurzel'
ziemlich
nahe verwandt,
ohne damit
identisch
zu sein.Ich vermute nun, dass die Schtipfung dieses
Begriffes
('dynamis')
und damit die Entdeckung
jener 'linear
inkommensurablen
Strecken'
( EU
'8 cial &aii~~~~pot
~~KEI;
vgl. Elem.
X def. 3), die 'quadratisch
kommensurabel'
(6~v6l.1~1 U6uusTpoI)
sind, auf dieselbe
altpythagoreische
Zeit fallt,
die such die
'elliptische
Flgchenanlegung'
bzw. das 'Quadrieren
des Rechtecks'
erfunden hatte.
Fl%zhenanlegung'
(II 5)
Man sieht such, dass die 'elliptische
und die davon untrennbare
'Quadrierung
eines beliebigen
Rechtecks'
(II 14) ebenso die geometrische
b&sung einer arithmetisch
nicht
Seite 18
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)der Geometrie
307
immer 16sbaren Aufgabe (d.h. in diesem Fall des Auffindens
der
'Mittleren
Proportionale')
darstellen,
wie such die einfache
(parabolische)
Flgchenanlegung
(I 44) ein solches Problem der
Vierten
und Dritten
Proportionale
geometrisch
(ohne Proportionen,
mit FlXchentransformation)
geltist
hatte,
das sich arithmetisch
nicht immer l&en
liess.NatUrlich
hat man sp;iter -- nachdem
Eudoxos den Begriff
der 'Grbsse'
(~~YEBos) eingefuhrt
und seine
allgemeine
Proportionenlehre
ausgearbeitet
hatte (man vgl. dazu
besonders das Buch V der Elemente)
-- das Problem der Mittleren
Proportionale
such unmittelbar,
ohne FGchentransformation
(siehe
den Satz VI 13 bei Euklid)
ltisen kbnnen. Die historische
Bedeutung
der 'elliptischen
Flgchenanlegung'
(II 5) und der 'Quadrierung
der Rechtecks'
(II 14) besteht
eben darin,
dass diese SPtze schon
in der Zeit vor Eudoxos eine geometrisch
zquivalente
Ltlsung fiir
eine mit den alten Mitteln
nicht-losbare
Aufgabe der Proportionenlehre boten.
III.
Und jetzt
wollen wir den anderen,
noch interessanteren
Fall,
die sog. 'hyperbolische
Flachenanlegung'
der Pythagoreer
(II 6)
nPher ins Auge fassen.
Wie ich oben schon darauf hingewiesen
hatte,
bildete
den
Ausgangspunkt
sowohl fUr die 'elliptische'
wie such flir die
eines kleineren
'hyperbolische'
Flzchenanlegung
-- die Subtraktion
Quadrates
(y2) von einem grbsseren
aus (x2; vgl. Abb. 4).
Der
Unterschied
der beiden FXlle -- ob 'Ellipse'
oder 'Hyperbel'
-besteht bloss darin,
wie die Differenz
der Subtraktion,
der
Wie
Ubriggebliebene
'Gnomon' in ein Rechteck verwandelt
wird.
die Abb. 7 zeigt,
wird bei der 'hyperbolischen
Flichenanlegung'
nur die mit p2 bezeichnete
'Erganzung'
(= parapleroma)
als eine
Art 'Verlangerung
nach links
zu' oben der 'Erggnzung'
p1
hinzugeftigt.
Ausserdem wird diesmal
-- im Interesse
der splteren
Anwendung
des Satzes II 6 -- such noch eine andere, vom 'elliptischen'
Fall abweichende
Bezeichnungsart
eingeflihrt.
(Man vgl. zum
folgenden
die Abb. 9, eine Wiederholung
der vorigen Abb. 7 -- doch mit neuen
Im Falle der
Bezeichnungen.)'elliptischen
Fl%ichenanlegung'
bezeichnete
man nBmlich das grossere Quadrat -- von
dem aus ein kleineres
subtrahiert
wurde
-- als
x2 = [(a+b)/212.
Diesmal wird
dasselbe grassere Quadrat als:
Das kleinere
[(a/2)
+ xl 2 bezeichnet.Quadrat,
das subtrahiert
wurde, war im
AM.9
frtiheren
Fall,
bei der 'elliptischen'
Form:
y2 = (a-b)/212;
dagegen wird dasselbe beim 'hyperbolischen'
ermoglicht
diese andere
Fall:
(a/2) 1 . (Wie mansieht,
Bezeichnungsart
sogleichauch,
dass das 'Uberschiessende
kleine
Seite 19
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)A. Szab6
' -- die sog. fmpBoh~,
rechts oben auf Abb. 7 und 9 -als x2 bezeichnet
werde. [33]
Man wird den Vorteil
dieser
anderen Bezeichnungsart
spBter, bei der Anwendung des Satzes II 6
sogleich einsehen.)
Und jetzt
fassen wir noch den Euklidischen
Wortlaut
des Satzes ins Auge.
(Den Text unterbreche
ich mehrmals
in eckigen Klammern mit Hinweisen auf Abb. 9.)
Qua&t
II 6: "Halbiert
man eine Strecke [a/2 = a/2] und setzt
man ihr irgendeine
Strecke gerade an [xl,
so ist das
Rechteck aus der ganzen Strecke mit Verlangerung und
der Verlangerung
[(a+x)
xl zusammen mit dem Quadrat
Uber der iialfte
[(a/2)2J
dem Quadrat iiber der aus der
Halfte und der Verlgngerung
zusammengesetzten Strecke
[({a/2)+
x)~] gleich."
l
Der ganze Satz besagt also dasselbe -- nur mit anderen Bezeichnungen
--, was such der Satz der ‘elliptischen
Fl&henanlegung’
(II 5)
besagt hatte:
die Summejenes Rechtecks, das aus dem ‘Gnomon’
entstand -- (a+x) . x -- und des Quadrats (a/2)2 [das subtrahiert
wurde] macht das rossere Quadrat [(a/2)
+ x] 2 aus:
+ x12;
oder was damit gleichiiedeutend
(a+xl - x + (a/2)q = [(a/2)
ist:
Subtrahiert
man von einem grosseren Quadrat aus [(a/2)
+ xl2
ein kleineres:
(a/2)2,
so bleibt
ein Rechteck:
(a+x) * x itbrig.
Warum dieser ‘hyperbolische’
Fall (II 6) -- als eine Variante
zum Satz II 5 -- formuliert
und noch einmal bewiesen wurde, das
versteht
man nur dann, wenn man die Anwendung dieses Satzes naher
ins Auge fasst.
Die ‘hyperbolische
Fl%chenanlegung’ wird -- wenn man jetzt
ihre
spPteren Anwendungen im Buch X ausser acht lasst [34] -- nur
zweimal in den ‘Elementen’ als Hilfssatz
benutzt,
namlich zur
Konstruktion
II 11 und zum Beweis des Satzes III
36.
(Der
letztere
ist Ubrigens nur ein Spezialfall
der erstgenannten
Konstruktion!)
Und was die Konstruktion
II 11 betrifft,
sie ist
die ‘flachengeometrische
Variante
der sog. ‘stetigen
Teilung’:
VI 30:
teilen."
"Eine
[35]
gegebene begrenzte
gerade Linie
stetig
zu
Mit anderen Worten heisst dies soviel:
die Strecke a sol1 so
geteilt
werfen, dass ihre beiden Teile -- x und (a-x) -- die
Proportion
ergeben:
a:x = x:(a-x).
(Ein interessanter
Spezialfall der Mittleren
Proportionale!)Offenbar dieselbe Proportion
wird im Buch II ‘fllchengeometrisch
’ folgendermassen formuliert
:
II 11:
"Eine gegebene Strecke so zu teilen,
dass das
Rechteck aus der ganzen Strecke und dem einen Abschnitt
dem Quadrat iiber dem anderen Abschnitt
gleich ist."
Strecke a sol1 also mit ihren beiden Teilen -- x und (a-x) -die Gleichung eines Rechtecks und eines Quadrats befriedigen:
a(a-x) = x2.
Die Lbsung dieser Aufgabe wird durch eine ahnliche
geistreiche
Verbindung der ‘hyperbolischen
Fllchenanlegung’
(II 6) mit dem
Seite 20
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)Geometrie
309
Pythagoreischen
Lehrsatz
erreicht,
wie such das Quadrieren
des
Rechtecks
(II 14: die fl%chengeometrische
Variante
des Suchens
der gewijhnlichen
Mittleren
Proportionale
zu zwei Grsssen)
aus
einer Verbindung
der ‘elliptischen
Fl’achenanlegung’
(II 5) mit
dem Pythagoreischen
Lehrsatz
bestand.
Nachdem man aus dem Satz II 6 Weiss,
dass die Differenz
der
b&I;lcuadrate
[(a/Z)
+ xl2 - (a/2)2
dem ‘hyperbolischen
: (a+x)
* x gleich
ist
(s. Abb. 91, konstruiert
man
jetzteinsolches
rechtwinkliges
X
Dreieck
(s. Abb. lo), dessen
beide Katheten
a und a/2 sind,
und dessen Hypotenuse
(a/2) + x
Darum wird nun im Sinne
wird.
der ‘hyperbolischen
Flachenanlegung’
die Differenz
der
beidenvorhingenanntenQuadrate,
.
das Rechteck :
[(a/2) +x12 - (a/2)2 = (a+x) . x,
wahrend
im Sinne des
Pythagoreischen
Lehrsatzes
die
Differenz
derselben
beiden
Quadrate
(auf der Hypotenuse,
bzw. auf der einen Kathete)
das Quadrat
auf der anderen
Kathete wird:
[(a/2)
+ xl2 - (a/2)2
= a2.
Darum darf man aufschreiben:
* x = a 2 . . . . . . . . . . . . (11
(a+x)
Doch fasse man jetzt
-- indem
man such diese wichtige
Gleichung
(1) nicht vergisst
-die Abb. 11 (eine Wiederholung
I
der Abb. 10) noch einmal ins
Auge.
Wie diese Abb. 11 zeigt,
ABB. 43
ist das schraffierte
Rechteck,
a-x,
ein gemeinsamer
Bestandteil
sowohl des grosseren
Rechtecks
-- (a+x)
s x --, wie such des Quadrats
LBsst man diesen
a2.
gemeinsamen
Bestandteil
weg, so mllssen die Ub-riggebliebenen
Teile -- das leergelassene
Rechteck
a . (a-x)
auf der einen,
und das ‘hyperbolische’
x2 auf der anderen Seite -- untereinander
gleich
bleiben:
a * (a-x)
= x2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2) [36]
Und das ist gerade die L&sung der fltichengeometrisch
formulierten
‘stetigen
Teilung,’
der Aufgabe li'I 6.
* * *
Zum Schluss
wollen
wir die gemeinsamen
Ztige der pythagoreischen
Flachenanlegungen
noch einmal ins Auge fassen.
ES wurde
oben darauf
hingewiesen,
dass die einfache
Fllchenanlegung
(I 44) ein nicht
immer losbares
Problem der
Seite 21
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)A. Szab6
Proportionenlehre
-- die Vierte
Proportionale
zu drei gegebenen,
bzw. die Dritte
Proportionale
zu zwei gegebenen Zahlen -- geliist
hatte.
Aber diese geistreiche
Konstruktion
hat noch zu keiner
grundlegend
neuen Errungenschaft
der Mathematik
gefiihrt.
(Man
hitte
ngmlich das Problem der Vierten
und Dritten
Proportionale
such arithmetisch
immer l&en
kijnnen;
entweder
so, dass man ausser
den ganzen Zahlen such die Briiche als ‘Zahlen’
[37] gelten
lgsst,
oder -- was damit gleichbedeutend
ist:
man hgtte
anstatt
der
ungiinstigen
gegebenen Zahlen mit ihren geeigneten
Mehrfachen
die
arithmetisch
lquivalente
Aufgabe l&en
kBnnen.)
Die ‘elliptische
FlPchenanlegung’
(II 5) und das Quadrieren
des Rechtecks
(II 14) haben schon zu einer grundlegend
neuen
Errungenschaft
gefiihrt.
Es gibt zu zwei beliebigen
Zahlen
nicht
immer, nur unter
gewissen
Bedingungen
eine Mittlere
Proportionalzahl.
Die flBchengeometrische
Losung des Problems
der Mittleren
Proportionale
war suzusagen
gleichbedeutend
mit
jener Erkenntnis,
dass es such Strecken
gibt,
die linear
Darum
inkommensurabel
und nur quadratisch
kommensurabel
sind.
hat diese Erkenntnis
such das Einfiihren
des neuen mathematischen
Begriffes
‘dynamis’
(=‘Quadratwert
eines Rechtecks’)
veranlasst.
Noch eindeutiger
verlgsst
man den Bereich
der ‘Zahlen’
-- die
Einheiten
bestehend’
gedacht wurden
bis dahin als ‘aus diskreten
-- mit der ‘stetigen
Teilung.’
Wie der Scholiast
betont:
man
kann dieses
Problem
(II 11 -- wozu die ‘hyperbolische
Flachenanlegung,’
II 8, der unentbehrliche
Hilfssatz
ist)
mit
Rechensteinen
(d.h.
also mit ‘Zahlen,’
die aus irgendwelchen
‘Einheiten’
bestehen)
nie l&en:
[38] 06 GE<KVUTC(I
612
$ij#n~.
Es gibt keine drei ganzen Zahlen
(und such keine drei Brijche)
a,
x, und (a-x),
die die Proportion
a:x = x: (a-x)
befriedigten.
[39]
Die ‘stetige
Teilung’
ist also ein beachtenswerter
Spezialfall
der ‘Mittleren
Proportionale,
I der sich nie mit Zahlen ausdriicken
Umso interessanter
wire es zu wissen,
wie die Alten
llsst.
Pythagoreer
auf den Gedanken dieser
Proportion
gekommen sein
miigen.
Da die Quellen
nichts
dariiber
verraten,
kann man diese
Frage nur mit Vermutungen
beantworten.
Aber ich glaube,
ziemlich
naheliegend
ist doch die folgende
Vermutung.
Man Weiss,
dass das Pentagramm
(Abb. 12),
das man aus den Diagonalen
eines
regelmgssigen
Fiinfecks
bekommt,
ein heiliges
Symbol der Pythagoreer
war.
[40]
Es geniigt
nun ein Blick
auf die Abb. 13, urn einzusehen,
dass die Diagonale
a (= AC) des regelmgssigen
FUnfecks
durch die andere Diagonale
(BD) in
+k
Punkt F in zwei ungleiche
Abschnitte
geteilt
wird,
von denen der langere
(x) der Seite
des Flinfecks
gleich
ist.
Man fasse nun
Alb. 42
zunschst
das gleichschenklige
Dreieck
ABC ins
Auge, dessen grUsster
Winkel bei B (ein Winkel
des regelmassigen
FUnfecks)
108” betr8gt.
Folglich
konnen die beiden Basiswinkel
Seite 22
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)der Geometrie
311
dieses Dreiecks
nur je 36' sein.
Doch hat man daselbst
such
ein anderes,
kleineres
gleichschenkliges
Dreieck BCF, dessen
Basiswinkel
bei C und B gleichfalls
je
D
36O sind; folglich
muss der grasste
Winkelauch
diesesletzteren
Dreiecks
(BCF) bei F 108' sein.
Dei beiden
gleichschenkligen
Dreiecke
-- ABC und
C
E
BCF -- sind also 2ihnlich.
Die
entspreschenden
Seiten der Phnlichen
geradlinigen
Figuren sind jedoch
verh;iltnisgleich.
[41]
Das Verh'ziltnis
der Basis-Strecken
der beiden gleichschenkligen
Dreiecke
--a:~ -- muss dem
A
x
b
Verh'rlltnis
der beiden Schenkel
-- x:(+x)
-- gleich
sein.
Bezeichnet
man also die
AU. 48
Seite des regelmsssigen
Fiinfecks mit x und mit a seine Diagonale,
a:x = x:(a-x).
so gilt
die Proportion:
Die Diagonalen
des
regelmassigen
Ftinfecks schneiden sich nach der stetigen Teilung.
Darum glaube ich, dass wohl eben ihr heiliges
Symbol, das
Pentagramm die Alten Pythagoreer
zur Untersuchung
der stetigen
Teilung veranlasst
haben mag.
In der Tat wird diese Art von
'Schnitt'
(VI 30, bzw. seine flachengeometrische
Ltisung: II 11)
bei Euklid
eben zur Konstruktion
des regelmassigen
Flinfecks
benutzt.
ANMERKUNGEN
1.
2.
3.
Dieser Aufsatz bildet
den Teil einer grbsseren
Untersuchung
-- der Fortsetzung
meines Buches Anfdnge der griechischen
Mathematik
(1969 R. Oldenbourg
Verlag,
Mi.inchen-Wien,
494)
--, die ich unter einem shnlichen
Titel
in den nachsten
Jahren zu verbffentlichen
gedenke.
Proclus Diadochus,
In Euclidis
Elementorum librum primum
comm., ed. G. Friedlein,
Lips. 1873, 419, 15 - 420, 12.
Im griechischen
Original
liest
man: $Kiaiv oi mpi T3V
Eb&npov.
Ich verstehe
diese Wendung in dem Sinne, dass
Proklos
das Werk des Eudemos zwar nicht unmittelbar
in der
Hand hatte,
aber er vermutete
doch, dass die in seinen
Quellen vorgefundene
Ansicht
letzten
Endes auf Eudemos
zurtickgeht.Es ist irrefiihrend,
wenn dieselbe
griechische
Wendung deutsch (M. Steck
1945 Proklus Diadochus, Kommentar
zum ersten Buch von Euklids Elementen, Ubers. von P. L.
Schonberger,
Halle,
S. 458) als "der Schule des Eudemos
zufolge"
wiedergegeben
wird.
Man Weiss ja von einer "Schule"
-- oder sogar von einer
"mathematikhistorischen
Schule des
Eudemos" Ciberhaupt nichts.Freilich,
ist es noch schlimmer,
wenn man das ganze Problem verschweigt,
und wie der englische
Text (T.L. Heath, Euclid's
Elements, vol.
1, Dover Publications,
Seite 23
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)6.
7.
a.
9.
10.
A. Szabd
HMl
343) schlicht
** iibersetzt”:
"says Eudemus.'Ich folge Ubrigens
such P. Tannery nicht,
der (1887
La qgometrie
qrecque,
Paris,
S. 18 ff.)
Geminos als “Zwischenquelle”
-- zwischen
Eudemos
und Proklos
-- “erschliessen’
wollte.Selbstverstlndlich
kann dabei auf Eudemos nur der Bericht
Uber die dreierlei
Arten der Flzchenanlegung,
sowie Uber den altpythaqoreischen
Ursprunq
dieser
zuriickgehen.
Dennvon einer Anwendung
derselben
Namen auf die Kegelschnitte
(durch Apollonios
von
Perge) wird Eudemos wohl noch nicht
gewusst
haben.
Wohl wird man spBter
auf Grund derselben
Interpretation
such
jenen qanzen Komplex von wissenschaftlichen
Erkenntnissen
zusammenstellen
ktlnnen,
der im Bericht
des Proklos
als
‘Erfindungen
der pythagoreischen
Muse’ angedeutet
wird.
Diesmal beschrHnke
ich mich jedoch bloss
auf die ErklXrung
von drei Euklidischen
Sztzen.
Ich kann auf die Auseinandersetzung
mit der modernen Forschung
einstweilen
umso mehr verzichten,
da meine Auffassung
sich
qrundsltzlich
von den hier einschlggigen
und heute noch
gUltigen
historischen
Ansichten
unterscheidet.
Der Fachmann
wird sogleich
sehen, womit ich in der modernen Literatur
FUr diejenigen,
die die
iiberhaupt
nicht
einverstanden
bin.
Unterschiede
zwischen
meiner Auffassung
und der communis
opinio
schon jetzt
filr sich prxzisieren
mochten,
empfehle
ich
zur Orientierung
die folgenden
Werke:
T. L. Heath
Euclid's
Elements,
I-II-III
(Dover Publications).
T. L. Heath
1921
Greek Mathematics,
I-II,
Oxford.
C. Thaer
1943 “Antike
Bursians
Jahresbericht
iiber die
Mathematik
1906-1930”
Fortschritte
der klass.
Altertumswiss,
283-284.
B.L. v.d.
Waerden
1956 Erwachende
Wissenschaft
Basel-Stuttgart.
0. Becker
1957 Das mathematische
Denken der Antike
GUttingen.
(Man kann auf Grund dieser
Werke die gesamte
wesentliche
moderne Literatur
liber die hier behandelten
mathematikhistorischen
Probleme
zusammenstellen.)
In den vier Punkten habe ich nattlrlich
nur das,Skelett
der
In Wirklichkeit
ist die
Gedankenflihrung
skizziert.
Konstruktion
(bzw. der Beweis)
ausfuhrlicher.
Euklid
vergisst
z.B. such das nicht,
dass man selbst
die Existenz
des
Schnittpunktes
K beweisen
muss.
Heute wBre man geneigt,
diese
Existenz
-- bloss
auf Grund einer naiv-intuitiven
Anschaulichkeit
-- fur t’selbstverstzndlichl’
zu halten.
“die Diagonale
halbiert
das Parallelogramm”
-- heisst
es im
Satz I 34.
Man findet
einen wichtigen
Satz Uber die “urn die Diagonale
liegenden Parallelogramme”
im Buch VI der Elemente:
VI 24:
"In jedem Paralleloqramm sind die Paralleloqramme
urn die
Diaqonale
sowohl dem qanzen als such einander ahnlich."
Auf diesen wichtigen
terminus technicus der pythagoreischzn
Geometrie mache ich schon hier nachdrticklich
aufmerksam.
Auch diese Erkenntnis
war fur die pythagoreischen
Seite 24
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
FrUhgeschichte
der
Geometrie
313
Flachenanlegungen
entscheidend
wichtig,
wie ich darauf
splter
noch zuriickverweisen
werde.
Die Rekonstruktion
dieser
einfacheren
und darum vermutlich
urspriinglicheren
Form des Satzes I 44 ist so naheliegend,
dass man sie wohl such nicht
n’aiher zu begriinden
brauchte.
Aber es sei hier doch erwahnt,
dass such Proklos
and der
oben angeflihrten
Stelle
(s. oben Anm. 2) unseren
Satz in
demselben
Sinne erklart:
“Wenn z. B. ein Dreieck
von 12
Quadratfuss
gegeben ist und eine 4 Fuss lange Gerade, so
legen wir das dem Dreieck
gleiche
Parallelogramm
and die
Gerade an, wenn wir die Lange der insgesamt
4 Fuss nehmen
und dann herausbekommen,
wieviel
Fuss die Breite
betragen
muss, damit das Parallelogramm
dem Dreieck
gleich
ist.
Finden wir nun glticklich
die Breite
zu 3 Fuss und multiplizieren
die L2nge mit der Breite,
dann erhalten
wir also
damit die erforderliche
Fl’ziche, wenn der gegebene Winkel
ein Rechter
ist.
So etwa ist es urn das Flachenanlegen,
das
wir vor alters
her von den Pythagoreern
Uberkommen haben.”
0. Toeplitz
1929 “Das Verh’riltnis
von Mathematik
und
Ideenlehre
bei Plato”
Quellen
und Studien
z. Gesch. d.
Math. (B)l;
wieder
abgedruckt
1965 in Zur Gesch. d. greich.
red. von 0. Becker,
Darmstadt,
S. 45-75,
S. 48 f.
yath.,
A. Szabd
1969 Anfdnge der griechischen
Mathematik,
HiinchenWien, 131-242.
Ich will
diesen
Satz hier nicht
ausfuhrlicher
behandeln.
Ich verweise
nur auf die folgende
Literatur:
T.L. Heath
Euclid's
Elements
II, S. 411;
C. Thaer
1935 Die Elemente
von Buklid,
Teil III
(Ostwald's
Klassiker
der Bxakten
Wiss.
240, Leipzig),
S. 80;
A. Frajese-L.
Maccioni
1970 Gli
Elementi
di Euclide,
Torino,
s. 545.
Euklid
behandelt
den Satz ausftihrlicher,
aber such -umstSndlicher.
Vgl. Euclides
(ed. J. Heiberg)
1888) S. 280.
II, S. 112.
Vgl . z.B. T. L. Heath, op. cit.
Man vgl. dazu VII def. 16:
“Wenn zwei Zahlen bei
gegenseitiger
Vervielfzltigung
eine Zahl bilden,
wird die
entstehende
eine ebene Zahl genannt,
und die einander
Griechisch
heisst
vervielfaltigenden
Zahlen ihre Seiten."aber derselbe
Terminus
"ebene Zahl":
blilrE6os
&ptep&;
kUnnte
(dem Sinne nach genauer!)
such als "Rechteckszahl"
verdeutscht
werden.
NatUrlich
lasst
das naiv-intuitive
Denken sogleich
such die
Umkehrung dieser
These gelten,
also:
“Sind zwei verschiedene
Rechtecke
untereinander
fllchengleich,
so miissen ihre Seiten
in umgekehrtem
VerhSltnis
zueinander
stehen."
Man liest
diese Statistik
in der italienischen
Ubersetzung
von A. Frajese-L.
Maccioni,
op. cit.
411.
Eines der grbssten
Verdienste
dieser
sehr grundlichen
und sorgfaltigen
Arbeit
besteht
eben darin,
dass sie nach jedem Satz sorgfaltig
Seite 25
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)equal to a given
area and falling
24.
short
by a
it can be solved,
without
the aid of Book VI, as
shown above under II 5."
Ibid.
267:
"Again there is an important
particular
case
which can be solved by means of Book II only, as shown under
II 6.. .applying
to a given straight
line
to a given area exceeding by a square."
23.
HMI
aufzlhlt:
welche friiheren
S'-dtze im Beweis benutzt
wurden,
und in welchen sp;iteren S;itzen der betreffende
Satz selber
zur Anwendung kommt. Man wundert sich nur dariiber,
wie man
-- ohne eine solche sorfPltige
Vorbereitung
-- bisher
iiberhaupt
an das Problem der inneren Chronologie
des
Euklidischen
Werkes heranzutreten
gewagt hatte!
T. L. Heath, op. cit.
II, S. 265: "A particular
case is...
the problem of applying to a given straight
line a
rectangle
square...
22.
Szabd
a rectangle
equal
In demselben Sinne, wie T. L. Heath such B. L. v.d.Waerden
1956 Erwachende Wiss.,
S. 199; oder Ivor Thomas 1967
Greek Mathematics,
I. From Thales to Euclid,
London-Cambridge,
Mass., S. 186; oder such 0. Becker
1957 Das math. Denken
der Antike,
Gottingen,
S. 60-63.
Man vgl. dazu den 'Anhang' meines oben,in
Anm. 13 genannten
Buches (455-488),
sowie den Aufsatz:
A. SzabB 1970 "Ein
Lob auf die altpythagoreische
Geometrie"
Hermes 98, S. 405421.
25.
26.
27.
28.
29.
NatCirlich
ktlnnte man im Sinne dieser Definition
einen
anderen "Gnomon" (Abb. 4) aus y2und den beiden "parapleromata"
Wir brauchen jedoch diese andere Muglichkeit
im
bilden.
vorliegenden
Zusammenhang nicht zu berticksightigen.
Es handelt
sich in beiden FBllen urn jenes Quadrat,
das auf
Abb. 4 als y2 erscheint.
Nach der oben in Anm. 14 genannten ebersetzung
von A. Frajese
und L. Maccioni
wird der Satz II 5 in den "Elementen"
ausserdem noch zu den'sztzen
III 35; x 17 und Lemmata 41,
59 als Hilfssatz
herangezogen.
Nur der Einfachheit
halber
beschrlnke
ich mich diesmal
auf die Untersuchung
des
wichtigsten
Falles,
ngmlich
des Satzes II 14.
De anima II 2, 413 a 13-20; bgl. Met.
996 b 18-21.
Ich muss hier such einen friiheren
Irrtum von mir korrigieren,
den ich meiner Leichtglsubigkeit
zu verdanken habe.
J. L.
Abhandlungen
Heiberg
1904 "Mathematisches
bei Aristotles"
z. Gesch. d. math. Wiss. 18 war n'rlmlich
der Ansicht,
dass
das Verwandeln eines Rechtecks in ein flachengleiches
Quadrat ursprtinglich
mit jener Konstruktion
der Mittleren
Proportionale
gelust worden wPre, die man jetzt
bei Euklid
als Satz Elem.
VI 13 liest.
Diesem Satz gegenliber wrre die
BeweisfUhrung
des Theorems II 14 nur eine "nachtragliche
Tarnung" der ursprtinglichen
Lbsung.Derselben Ansicht
schloss sich such T. L. Heath (1949 Mathematics in Aristotle,
Oxford, S. 191-193) an. Und ich habe diese Ansicht von
Seite 26
Im PDF ansehen(öffnet in einem neuen Fenster)der Geometrie
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Heiberg
& Heath in meinem Buch (1969 Anfange der griech.
S. 61) kritiklos
ilbernommen.
Aber diese historische
Konstruktion
kommt mir jetzt
recht
unwahrscheinlich
vor.
Denn erstens:
zum exakten Beweis des Satzes VI 13 braucht
V def. 5.
man doch schon die Eudoxische
Definition:
(Einerlei,
wann man den Satz VI 13 zum ersten Ma1 aufgestellt
sein Beweis, den wir heute bei Euklid
lesen, ist
hatte:
nach-eudoxisch.)
Und zweitens:
h5lt man den eingangs
zitierten
Bericht
des Proklos
iiber den altpythagoreischen
Hi-sprung
der Flgchenanlegungen
fiir glaubwiirdig
-- und ich
sehe nichts,
was dagegen sprechen sollte
--, so liegt
such
kein Grund und Anlass vor, zu bezweifeln,
dass das Verwandeln
eines beliebigen
Rechtecks in ein flPchengleiches
Quadrat
Math.,
urspriinglich
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
ist
38.
39.
40.
unter
Anwendung
des Satzes
II
5 ausgefiihrt
wurde.
Epinomis
990 D l-6.
Vgl. dazu A. Szab6 1970 "Ein Lob auf die altpythagoreische
Geometric"
Hermes 98, S. 405-421.
Vgl. A. Szab6 1963 "Der math. Begriff
dynamis"
Maia (NS)
5, S. 219-256 und A. Szab6 1969 "AnfPnge der griech.
Math.,
S. 38-130.
Ich liess dasselbe kleine
Quadrat rechts oben in den
Abbildungen
4, 5, und 6 unbezeichnet,
nachdem es in jener
Konstruktion,
die diese Art Flgchenanlegung
anwendet, gar
keine Rolle spielt.
Nach der Statistik
von A. Frajese und L. Maccioni
(s. oben
Anm. 14) wird das Theorem II 6 such zu X 28, Lemmata I
II herangezogen.
Ich habe oben -- am Anfang meines Teils
II. -- schon darauf
hingewiesen,
dass die allgemeinere
Form des Satzes II 6,
die Aufgabe VI 29 in den 'Elementen'
nur zur Lijsung der
stetigen
Teilung
(VI 30) bentitz wird.
Wie man sieht,
wird die Mittlere
Proportionale
zwischen a
und (a-x) gerade die Seite des 'Dberschiessenden
Quadrats'
Man beachte dabei such, dass die
(x2), der 'Hyperbel.'beiden Gleichungen
(1) und (2) such folgendermassen
auseinman schreibt
zunlchts
(2) in der Form
ander ableitbar
sind:
auf:
(a-x):x
= x:a
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3)
x:a = a:(a+x)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . (4)
und (1) in der Form:
In einer sp;iteren
Arbeit
werde ich auf die hier als (3) und
(4) bezeichneten
Gleichungen
zuriickkomen
miissen.
VII def. 2: "Zahl
Man denke an die Euklidische
Definition:
die
aus Einheiten
zusammengesetzte
Menge."
Vgl. Euclidis
Elementa
(J. L. Heibert,
Leipzig
1888) V. S.
248, 22 - 249, 3.
A. a. 0. 251, 2-4: '<~Bx uct? TO~)TO hs 6;&18pijv
06
&E<KVUTal.
tiXoyos y&p Zmxv +-j ro1a&n
cuBeia uai ap1Bpois oux Snonin-fc1.
Man vgl. dazu K. Reidemeister
1949 Das exakte Denken der
S.
Griechen,
Hamburg, S. 19; B. L. V.d. Waerden, op. cit.,
166; die AufsPtze von K. v.Fritz
und S. Heller
im Sammelband
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HMl
Zur Gesch. d. gr. Math. (red.
0. Becker
1965 Darmstandt)
sowie die bei diesen Verfassern
aufgesghlte
Literatur.
Dies wird man intuitiv
wohl such schon in der Zeit vor der
Entdeckung
der linearen
Inkommensurabilitat
gewusst
haben.
************
LECTURE
SERIES
AT
THE UNIVERSITY
OF CHICAGO
Beginning
in the autumn of 1968, Professor
Felix
Browder has
organized
a series
of lectures
each year sponsored
by the Department of Mathematics
under the title
“Contemporary
Mathematics
from an Historical
Viewpoint.”
In the announcements,
these were
described
as follows:
“The lectures
will
be expository
in
character,
and will
deal with the background
and aims of presentday research
in the mathematical
sciences,
both pure and applied.’
About two dozen lectures
have been given in each academic year.
The speakers
and topics
for the series
in 1972-73 were as
follows
: John W. Milnor
(Milgram’s
Gauss sum formula),
Daniel
Zelinsky
(Galois
theory),
Walter
Rudin (Some classical
interpolation
problems),
Richard
S. Paiais
(Real algebraic
differential
topology),
Lipman Bers (Moduli of Riemann surfaces
and Kleinian
groups),
Donald C. Spencer
(Overdetermined
systems
of partial
differential
equations:
some results
and problems),
Paul Erdiis
(Combinatorial
analysis),
Raoul Bott (Exotic
characteristic
classes),
Charles
L. Fefferman
(Psudodifferential
operators
and
partial
differential
equations),
John Tate (On the arithmetic
of
elliptic
curves),
Fritz
John (Nonlinear
elasticity),
Mark Kac
(Eigenvalues
of the Laplacian:
past and pressent),
Shreeman
Abhyankar
(From Isaac-Newton
to Max Noether),
William
H. Reid
(Asymptotic
analysis),
Hans Freudenthal
(Geometry
and lie group
methods in finite
groups),
Heinz Bauer (Recent developments
in
the theory
of harmonic
spaces),
Phillip
Griffiths
(Holomorphic
curves),
Herve Jacquet
(Euler
products
and automorphic.
forms),
Michael
Shub (Dynamical
systems),
George D. Mostow (Lie groups),
James B. Serrin
(Liouville
theorems
for elliptic
partial
differential
equations),
R. H. Bing (The monotone mapping problem),
Charles
B. Morrey
(Differentialbility
of solutions
of partial
differential
equations),
Gerald E. Sacks (Algebraically
closed
division
rings),
Tosio Kato (Essential
self-adjointness).