Сочетание победить в дуэли (с предлогом В) возможно, если имеется в виду переносное значение слова дуэль 'борьба, состязание двух сторон': словесная дуэль, шахматная дуэль. В значении 'поединок' правильно с предлогом на: драться на дуэли, убить на дуэли.

Слова, одинаковые по звучанию, но разные по значению – омонимы. Правда, бой в значении "состязание, поединок, схватка" и бой  в значении "звуки, производимые дробными ударами чего-либо" нельзя назвать омонимами – это просто разные значения многозначного слова. Подробнее о многозначных словах и омонимах см. в пособии Е. Литневской.

С исторической точки зрения в греческом по происхождению слове протагонист можно выделить часть прот- (греч. πρῶτος «первый») и часть агон(ист) (греч. ἀγωνίζομαι «состязаюсь», ἀγωνιστής «борец») — этот же корень можно увидеть в словах агония, агон (состязание).