Winkel/Einführung/Textabschnitt

Bemerkung  

Für von $0$ verschiedene Vektoren $v$ und $w$ in einem euklidischen Vektorraum $V$ folgt aus der Ungleichung von Cauchy-Schwarz, dass

$-1\le \frac{⟨v,w⟩}{\Vert v\Vert \cdot \Vert w\Vert }\le 1$

ist. Damit kann man mit Hilfe der trigonometrischen Funktion Kosinus (als bijektive Abbildung $[0,\pi ]\to [-1,1]$) bzw. der Umkehrfunktion den Winkel zwischen den beiden Vektoren definieren, nämlich durch

$\mathrm{\angle }(v,w):=\arccos \frac{⟨v,w⟩}{\Vert v\Vert \cdot \Vert w\Vert }.$

Der Winkel ist also eine reelle Zahl zwischen $0$ und $\pi$. Die obige Gleichung kann man auch als

$⟨v,w⟩=\Vert v\Vert \cdot \Vert w\Vert \cdot \cos (\mathrm{\angle }(v,w))$

schreiben, was die Möglichkeit eröffnet, das Skalarprodukt in dieser Weise zu definieren. Allerdings muss man dann für den Winkel eine unabhängige Definition finden. Dieser Zugang ist etwas intuitiver, hat aber rechnerisch und beweistechnisch viele Nachteile.

Bei einem affinen Raum $E$ über einem euklidischen Vektorraum $V$ und bei gegebenen drei Punkten  $P,Q,R\in E$  (einem Dreieck) mit  $Q,R\ne P$  versteht man unter dem Winkel $\mathrm{\angle }(Q,P,R)$ des Dreiecks an $P$ den Winkel $\mathrm{\angle }(\overrightarrow{PQ},\overrightarrow{PR})$.