Geometrie-Trigonometrie-Kongruenzsätze - Berechnungen am Dreieck
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Beispiel Nr: 36
$\begin{array}{l}
\text{Gegeben:}\\
\text{Seite-Seite-Seite (SSS): }a-b-c \\
\text{Seite-Winkel-Seite (SWS): }\\
a-b-\gamma , a-c-\beta , b-c-\alpha \\
\text{Seite-Seite-Winkel(SsW): }\\
a-b-\alpha ,a-b-\beta , a-c-\alpha, a-c-\gamma, \\
b-c-\beta, b-c-\gamma \\
\text{Winkel-Winkel-Seite (WWS,WSW): }\\
c-\beta-\gamma,a-\alpha-\beta ,a-\alpha-\gamma,\\
a-\beta-\gamma,b-\alpha-\beta ,b-\alpha-\gamma,\\
b-\beta-\gamma,c-\alpha-\beta ,c-\alpha-\gamma \\
\text{Gesucht:} \\
\text{- alle Winkel und alle Seiten} \\
\text{- Fläche } \\
\text{- Umfang} \\
\text{- Höhen,Seitenhalbierende,Winkelhalbierende} \\
\text{- In- und Umkreisradius} \\
\text{Eingabe:} \\
\text{Nur drei Eingaben können ungleich Null sein.} \\
\text{Ausgabe der Grafik nur im PDF-Format.}\\
\\ \\ \textbf{Gegeben:} \\ b=7 \qquad c=5 \qquad \alpha=30 \qquad \\ \\ \textbf{Rechnung:} \\\text{Seite-Winkel-Seite}\\
b=7\quad c=5\quad \alpha=30^\circ \\
\\
\text{Kosinus-Satz:} a^2=b^2+c^2-2\cdot b \cdot c \cdot \cos\alpha \\
a^2=b^2+c^2-2\cdot b \cdot c \cdot \cos\alpha \\
a=\sqrt{b^2+c^2-2\cdot b \cdot c \cdot \cos\alpha} \\
a=\sqrt{7^2+5^2-2\cdot 7 \cdot 5 \cdot \cos30^\circ} \\
a=3,66
\\
\text{Umfang: } U=a+b+c \\
U=3,66+7+5 \\
U=15,7
\\
\text{Kosinus-Satz: } b^2=a^2+c^2-2\cdot b \cdot c \cdot \cos\beta \\
b^2=a^2+c^2-2\cdot a \cdot c \cdot \cos\beta \qquad /-b^2 \qquad /+2\cdot a \cdot c \cdot \cos\beta \\
2\cdot a \cdot c \cdot \cos\beta = a^2+c^2 -b^2 \qquad /:( 2\cdot a \cdot c ) \\
\cos\beta =\displaystyle\frac{a^2+c^2 -b^2}{ 2\cdot a \cdot c}\\
\cos\beta =\displaystyle\frac{3,66^2+5^2 -7^2}{ 2\cdot 3,66 \cdot 5 } \\
\cos\beta =-0,29 \\
\beta=\arccos(-0,29) \\
\beta=107^\circ
\\
\text{Winkelsumme: } \alpha + \beta + \gamma =180^\circ\\
\alpha + \beta + \gamma =180 \qquad /-\alpha \qquad /-\beta \\
\gamma =180^\circ -\alpha -\beta \\
\gamma =180^\circ -30^\circ - 107^\circ \\
\gamma =43,1^\circ
\\
\text{Höhe: } h_a \\
\sin\beta= \displaystyle \frac{h_a}{c} \\
\sin\beta= \displaystyle \frac{h_a}{c} \quad /\cdot c\\
h_a =c \cdot \sin\beta \\
h_a =5 \cdot \sin107^\circ \\
h_a=4,78
\\
\text{Flaeche: } \quad A = \frac{1}{2}\cdot a \cdot h_a \\
A = \frac{1}{2}\cdot 3,66 \cdot 4,78 \\
A=8\frac{3}{4}
\\
\text{Höhe: } h_b \\
\sin\gamma= \displaystyle \frac{h_b}{a} \\
\sin\gamma= \displaystyle \frac{h_b}{a} \quad /\cdot a\\
h_b =a \cdot \sin\gamma \\
h_b =3,66 \cdot \sin43,1^\circ \\
h_b=2\frac{1}{2}
\\
\text{Höhe: } h_c \\
\sin\alpha= \displaystyle \frac{h_c}{b} \\
\sin\alpha= \displaystyle \frac{h_c}{b} \quad / \cdot b\\
h_c=b \cdot \sin\alpha \\
h_c=7 \cdot \sin30^\circ \\
h_c=3\frac{1}{2}
\\
\text{Winkelhalbierende: }\alpha \\
\delta=180-\beta-\frac{\alpha}{2} \\
\text{Sinus-Satz:} \displaystyle \frac{wha}{\sin\beta}=\frac{c}{\sin\delta } \\
\displaystyle \frac{wha}{\sin \beta}=\frac{c}{\sin\delta }\qquad /\cdot \sin\beta \\
wha=\displaystyle\frac{c \cdot \sin\beta}{ \sin\delta } \\
wha =\displaystyle\frac{5\cdot \sin107 }{ \sin58,1} \\
wha=5,63
\\
\text{Winkelhalbierende: }\beta \\
\delta=180-\frac{\beta}{2}-\gamma \\
\text{Sinus-Satz:} \displaystyle \frac{whb}{\sin\gamma}=\frac{a}{\sin\delta } \\
\displaystyle \frac{whb}{\sin \gamma}=\frac{a}{\sin\delta }\qquad /\cdot \sin\gamma \\
whb=\displaystyle\frac{a \cdot \sin\gamma}{ \sin\delta } \\
whb =\displaystyle\frac{3,66\cdot \sin43,1 }{ \sin83,4} \\
whb=2,52
\\
\text{Winkelhalbierende: }\gamma \\
\delta=180-\alpha-\frac{\gamma}{2} \\
\text{Sinus-Satz:} \displaystyle \frac{whc}{\sin\alpha}=\frac{b}{\sin\delta } \\
\displaystyle \frac{whc}{\sin \alpha}=\frac{b}{\sin\delta }\qquad /\cdot \sin\alpha \\
whc=\displaystyle\frac{b \cdot \sin\alpha}{ \sin\delta } \\
whc =\displaystyle\frac{7\cdot \sin30 }{ \sin58,1} \\
whc=2,15
\\
\text{Seitenhalbierende: } \\ s_a=\frac{1}{2}\sqrt{2(b^2+c^2)-a^2} \\
s_a=\frac{1}{2}\sqrt{2(7^2+5^2)-3,66^2} \\
s_a=5,8
\\
\text{Seitenhalbierende: } s_b=\frac{1}{2}\sqrt{2(a^2+c^2)-b^2}\\
s_b=\frac{1}{2}\sqrt{2(3,66^2+5^2)-7^2}\\
s_b=2,63
\\
\text{Seitenhalbierende: } s_c=\frac{1}{2}\sqrt{2(a^2+b^2)-c^2}\\
s_c=\frac{1}{2}\sqrt{2(3,66^2+7^2)-5^2}\\
s_c=4,35
\\
\text{Umkreisradius: } 2\cdot r_u= \displaystyle \frac{a}{\sin\alpha} \\
r_u =\displaystyle\frac{a}{2\cdot\sin\alpha} \\
r_u =\displaystyle\frac{3,66}{2\cdot\sin30^\circ} \\
r_u=3,66
\\
\text{Inkreisradius: }r_i= \displaystyle \frac{2 \cdot A}{U} \\
r_i= \displaystyle \frac{2 \cdot 8\frac{3}{4}}{15,7} \\
r_i=1,12
\\ \end{array}$