Satz des Pythagoras

Zwei US-Teenagerinnen überraschen mit Beweis

(Bild: APA Pool/dpa/Julian Stratenschulte)

Zwei Mathematik-affinen Nachwuchswissenschaftlerinnen ist gelungen, was in der Fachwelt lange Zeit als nahezu unmöglich galt: Sie haben den berühmten Satz des Pythagoras (a² + b² = c²) mit Mitteln der Trigonometrie bewiesen – und das gleich mehrfach.

Die Krux dabei: Die Trigonometrie ist ein Teilgebiet der Geometrie, und deren grundlegende Formeln beruhen auf der Annahme, dass der Lehrsatz des Pythagoras wahr ist. Es droht also ein sogenannter Zirkelschluss – also eine Beweisführung, in der das zu Beweisende schon als Voraussetzung steckt.

Ohne Zirkelschluss sei professionellen Mathematikern erst zweimal ein solcher Beweis geglückt, teilte der Verlag mit. Darüber hinaus gibt es Hunderte andere Beweise des Jahrtausende alten Lehrsatzes aus anderen Disziplinen der Mathematik wie der Algebra.

Den meisten bekannt aus der Schule
Der Satz des Pythagoras ist wohl eine der wenigen Formeln, die viele Menschen noch aus dem Schulunterricht irgendwo im Hinterkopf haben. Dabei geht es um die Beziehung zwischen den Seitenlängen eines rechtwinkligen Dreiecks: Die Summe der Quadrate der am rechten Winkel anliegenden Katheten (a und b) ist gleich dem Quadrat der Hypotenuse (c), die dem 90-Grad-Winkel gegenüberliegt. Man kann also die Länge einer beliebigen Seite eines rechtwinkligen Dreiecks berechnen, wenn man die Länge der beiden anderen Seiten kennt.

Für Ne‘Kiya Jackson (links) und Calcea Johnson gab es Lob von Ex-First-Lady Michelle Obama. 

(Bild: APA/dpa/Calcea Johnson)

Calcea Johnson und Ne‘Kiya Jackson haben in ihrer nun veröffentlichten Arbeit fünf Möglichkeiten vorgelegt, den Satz mithilfe der Trigonometrie zu beweisen. Hinzu kommt eine Methode, die fünf weitere Beweise ermöglicht. Dafür haben sie – grob gesagt – aus einem rechtwinkligen Dreieck ABC verschiedene neue rechtwinklige Dreiecke mit bestimmten Winkel-Maßen gebildet.

Mathematik-Wettbewerb als Anstoß
Auf die Idee gekommen waren die beiden als Schülerinnen im Jahr 2022 bei einem Mathematik-Wettbewerb an ihrer Highschool in den USA. Eine Frage lautete dabei, einen neuen Beweis für den Satz des Pythagoras zu erstellen. „500 Dollar Preisgeld motivierten uns, uns dieser Aufgabe zu stellen“, schreiben sie.

„Die Aufgabe erwies sich als viel schwieriger, als wir uns zunächst vorgestellt hatten, und wir verbrachten viele lange Nächte mit dem Versuch, einen Beweis zu erstellen, und scheiterten dabei“, berichten Johnson und Jackson, deren Arbeit in der Zeitschrift „American Mathematical Monthly“ veröffentlicht wurde.

Lob von Ex-First-Lady Obama
Einige Monate opferten die Teenagerinnen ihre Freizeit dem Vorhaben, arbeiteten sogar in den Ferien daran. „Es gab viele Momente, in denen wir beide das Projekt aufgeben wollten, aber wir beschlossen durchzuhalten und zu beenden, was wir begonnen hatten.“ Am Ende gab es laut dem Verlag neben Auszeichnungen sogar ein Lob von Ex-First-Lady Michelle Obama.

„Ich bin sehr stolz darauf, dass wir beide einen so positiven Einfluss ausüben können“, erklärte Koautorin Johnson. Die beiden Autorinnen hätten gezeigt, dass junge Frauen dazu in der Lage seien, und „und damit andere junge Frauen wissen lassen, dass sie alles tun können, was sie tun wollen“, so Obama.

Johnson studiert inzwischen Umwelttechnik an der Louisiana State University, Jackson Pharmazie an der Xavier University of Louisiana.