Einheit 4: Rechnung mit Würfen — Summen, Produkte & projektivische Abscissen¶
Karl Georg Christian von Staudt — Beiträge zur Geometrie der Lage, Zweites Heft (Nürnberg, 1857), §§ 19, 20, 29 (Art. 256–269, 403–404)
§ 19. Rechnung mit Würfen — Begriff und Addition (Art. 256–267)¶
Art. 256. Vier Elemente $A, B, C, D$ eines einförmigen Grundgebildes bestimmen in einer festgesetzten Reihenfolge einen Wurf $(ABCD)$. Zwei Würfe $(ABCD)$ und $(A'B'C'D')$ heißen einander gleich, wenn die beiden Grundgebilde projektivisch so aufeinander bezogen werden können, daß den Elementen $A, B, C, D$ der Reihe nach die Elemente $A', B', C', D'$ entsprechen.
Wählt man auf einem geraden Träger $\ell$ drei feste verschiedene Grundpunkte $P_0$ (Nullpunkt), $P_1$ (Einheitspunkt) und $P_\infty$ (Grenzpunkt), so vertritt jeder von $P_\infty$ verschiedene Punkt $X$ der Geraden eindeutig den Wurf $(P_\infty P_0 P_1 X)$; $P_0$ vertritt den Nullwurf, $P_1$ den Einheitswurf.
Art. 259 (Summen von Würfen allein mit dem Lineal). Um zu zwei von $P_\infty$ verschiedenen Punkten $X, Y$ des Trägers $\ell$ in bezug auf $(P_0, P_1, P_\infty)$ den Summenpunkt $S = X + Y$ allein mittels des Lineals zu konstruieren:
Man ziehe durch $P_\infty$ eine beliebige Hilfsgerade $m \neq \ell$ und nehme auf ihr zwei verschiedene Punkte $U, V$ außerhalb $\ell$ an.
Man verbinde $[U P_0]$ und $[V X]$ bis zu ihrem Schnittpunkte $R = [U P_0] \cap [V X]$.
Man ziehe die Perspektivitätsachse $a = [P_\infty R]$ durch $P_\infty$ und $R$.
Man schneide $[U Y]$ mit $a$ in $T = [U Y] \cap a$; alsdann schneidet $[V T]$ den Träger $\ell$ in dem gesuchten Summenpunkte $S = X + Y$.
Art. 262. Vermöge des Vierecksatzes ist $S$ von der Wahl der Hilfsgeraden $m$ und der Zentren $U, V$ völlig unabhängig, und es gelten allgemein die Gesetze:
sowie für jedes $X \neq P_\infty$ die Existenz des entgegengesetzten Punktes $-X$ mit $X + (-X) = P_0$ als vierten harmonischen Punktes zu $(P_0, P_\infty; X)$.
§ 20. Produkte aus Würfen (Art. 268–269)¶
Art. 268. Um in bezug auf dieselben Grundpunkte $(P_0, P_1, P_\infty)$ zu zwei Punkten $X, Y \in \ell \setminus \{P_0, P_\infty\}$ den Produktpunkt $P = X \cdot Y$ allein mit dem Lineal zu konstruieren:
Man lege durch den Nullpunkt $P_0$ eine beliebige Hilfsgerade $c \neq \ell$ und wähle auf ihr zwei verschiedene Punkte $U, V$ außerhalb $\ell$.
Man bestimme den Schnittpunkt $W = [U P_1] \cap [V X]$.
Man ziehe durch den Grenzpunkt $P_\infty$ und $W$ die Perspektivitätsachse $a = [P_\infty W]$.
Man schneide $[U Y]$ mit $a$ in $Z = [U Y] \cap a$; alsdann trifft $[V Z]$ den Träger $\ell$ in dem gesuchten Produktpunkte $P = X \cdot Y$.
Art. 269. Für diese Rechnung mit Würfen gelten ohne jede Berufung auf Streckenlängen sämtliche Grundgesetze der Arithmetik: Kommutativität, Assoziativität und das Distributionsgesetz $X \cdot (Y + Z) = X \cdot Y + X \cdot Z$.
§ 29. Harmonische Reihen und projektivische Koordinaten (Art. 403–404)¶
Art. 403. Durch fortgesetzte Addition des Einheitspunktes $P_1$ entsteht auf $\ell$ die harmonische Reihe $P_1, P_2, P_3, \dots, P_n, \dots$, worin durchgängig $(P_{n-1}, P_{n+1}; P_n, P_\infty)$ ein harmonisches Gebilde ist, und durch Umkehrung der Addition und Multiplikation entspricht jeder rationalen Zahl $p/q$ ein einziger konstruierbarer Punkt $P_{p/q}$ auf $\ell$.
Art. 404. Vermöge der Stetigkeit der Anordnung kommt hierdurch jedem reellen Punkte $X \neq P_\infty$ des Trägers $\ell$ in bezug auf $(P_0, P_1, P_\infty)$ eine vollkommen bestimmte Zahl als projektivische Abscisse zu — gewonnen allein aus Verknüpfung und Anordnung, ehe irgendein Maßbegriff eingeführt wird.