Satz von Leibniz

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Schwerpunktsatz von Leibniz für das Dreieck

Der Satz von Leibniz ist ein mathematischer Lehrsatz, welcher innerhalb der ebenen Geometrie angesiedelt ist und Gottfried Wilhelm Leibniz zugerechnet wird. Er gibt eine allgemeine Formel an, welche insbesondere erlaubt, in der euklidischen Ebene für einen gegebenen Punkt und ein gegebenes Dreieck die Abstände des Punktes von den Eckpunkten in Beziehung zu setzen zu den Abständen der Eckpunkte vom Schwerpunkt.

Formulierung des Satzes[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Satz besagt folgendes:[1]

In der reellen Koordinatenebene seien vier Punkte gegeben.
Dabei habe der Punkt in Bezug auf die Punkte die affine Darstellung
mit   .
Es sei ein weiterer beliebiger Punkt der reellen Koordinatenebene.
Dann gilt die Identität  :
(1)
Ist insbesondere der Schwerpunkt des von den Punkten gebildeten Dreiecks , ist also mit , so gilt sogar
(2)   .

Hinweis zur Herleitung des Satzes[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Satz gestattet eine einfache rein rechnerische Herleitung unter Benutzung des reellen Skalarprodukts, indem mehrfach die binomische Identitätsgleichung

angewandt wird.[2]

Folgerung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der obige zweite Teil des leibnizschen Satzes zieht unmittelbar die folgende Charakterisierung des Schwerpunkts eines Dreiecks nach sich, welche dem italienischen Mathematiker Giulio Carlo Fagnano zugerechnet und unter dem Stichwort Fagnanoscher Schwerpunktsatz genannt wird:[3]

Der Schwerpunkt eines Dreiecks ist derjenige Punkt der Ebene, in welchem die Summe der Quadrate der Abstände zu den drei Eckpunkten
den kleinsten Wert annimmt.

Anmerkung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Heinrich Dörries Mathematische Miniaturen wird ein analoge Gleichung über den Schwerpunkt eines Tetraeders formuliert. Im dortigen Register werden die beiden Gleichungen von Dörrie als Leibniz' Schwerpunktsätze bezeichnet.[4]

Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise und Fußnoten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Koecher, Krieg: Ebene Geometrie. 2000, S. 163 und 3. Auflage, 2007, S. 180
  2. Den Beweis dazu findet man im Beweisarchiv.
  3. Siegfried Gottwald, Hans-Joachim Ilgauds, Karl-Heinz Schlote (Hrsg.): Lexikon bedeutender Mathematiker. 1990, S. 142
  4. Heinrich Dörrie: Mathematische Miniaturen, 1979, S. 273–275, S. 523