Geometrie-Trigonometrie-Kongruenzsätze - Berechnungen am Dreieck
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Beispiel Nr: 87
$\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:} \\ a=4 \qquad b=5 \qquad c=6 \qquad \\ \\ \textbf{Rechnung:} \\\text{Seite-Seite-Seite }\\
a=4\quad b=5\quad c=6\\
\\
\text{Umfang: } U=a+b+c \\
U=4+5+6 \\
U=15
\\
\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 \qquad /-a^2 \qquad /+2\cdot b \cdot c \cdot \cos\alpha \\
2\cdot b \cdot c \cdot \cos\alpha = b^2+c^2 -a^2 \qquad /:( 2\cdot b \cdot c ) \\
\cos\alpha =\displaystyle\frac{b^2+c^2 -a^2}{ 2\cdot b \cdot c}\\
\cos\alpha =\displaystyle\frac{5^2+6^2 -4^2}{ 2\cdot 5 \cdot 6 } \\
\cos\alpha =\frac{3}{4} \\
\alpha=\arccos(\frac{3}{4}) \\
\alpha=41,4^\circ
\\
\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{4^2+6^2 -5^2}{ 2\cdot 4 \cdot 6 } \\
\cos\beta =\frac{9}{16} \\
\beta=\arccos(\frac{9}{16}) \\
\beta=55,8^\circ
\\
\text{Winkelsumme: } \alpha + \beta + \gamma =180^\circ\\
\alpha + \beta + \gamma =180 \qquad /-\alpha \qquad /-\beta \\
\gamma =180^\circ -\alpha -\beta \\
\gamma =180^\circ -41,4^\circ - 55,8^\circ \\
\gamma =82,8^\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 =6 \cdot \sin55,8^\circ \\
h_a=4\frac{49}{51}
\\
\text{Flaeche: } \quad A = \frac{1}{2}\cdot a \cdot h_a \\
A = \frac{1}{2}\cdot 4 \cdot 4\frac{49}{51} \\
A=9,92
\\
\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 =4 \cdot \sin82,8^\circ \\
h_b=3,97
\\
\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=5 \cdot \sin41,4^\circ \\
h_c=3,31
\\
\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{6\cdot \sin55,8 }{ \sin104} \\
wha=5,1
\\
\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{4\cdot \sin82,8 }{ \sin69,3} \\
whb=4,24
\\
\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{5\cdot \sin41,4 }{ \sin104} \\
whc=2,72
\\
\text{Seitenhalbierende: } \\ s_a=\frac{1}{2}\sqrt{2(b^2+c^2)-a^2} \\
s_a=\frac{1}{2}\sqrt{2(5^2+6^2)-4^2} \\
s_a=5,15
\\
\text{Seitenhalbierende: } s_b=\frac{1}{2}\sqrt{2(a^2+c^2)-b^2}\\
s_b=\frac{1}{2}\sqrt{2(4^2+6^2)-5^2}\\
s_b=4,44
\\
\text{Seitenhalbierende: } s_c=\frac{1}{2}\sqrt{2(a^2+b^2)-c^2}\\
s_c=\frac{1}{2}\sqrt{2(4^2+5^2)-6^2}\\
s_c=3,77
\\
\text{Umkreisradius: } 2\cdot r_u= \displaystyle \frac{a}{\sin\alpha} \\
r_u =\displaystyle\frac{a}{2\cdot\sin\alpha} \\
r_u =\displaystyle\frac{4}{2\cdot\sin41,4^\circ} \\
r_u=3,02
\\
\text{Inkreisradius: }r_i= \displaystyle \frac{2 \cdot A}{U} \\
r_i= \displaystyle \frac{2 \cdot 9,92}{15} \\
r_i=1,32
\\ \end{array}$