Geometrie-Trigonometrie-Kongruenzsätze - Berechnungen am Dreieck

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Beispiel Nr: 37
$\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=6 \qquad c=5 \qquad \beta=40 \qquad \\ \\ \textbf{Rechnung:} \\\text{Seite-Winkel-Seite}\\ a=6\quad c=5\quad \beta=40^\circ \\ \\ \text{Kosinus-Satz: } a^2=b^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 \\ b=\sqrt{a^2+c^2-2\cdot a \cdot c \cdot \cos\beta} \\ b=\sqrt{6^2+5^2-2\cdot 6 \cdot 5 \cdot \cos40^\circ} \\ b=3,88 \\ \text{Umfang: } U=a+b+c \\ U=6+3,88+5 \\ U=14,9 \\ \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{3,88^2+5^2 -6^2}{ 2\cdot 3,88 \cdot 5 } \\ \cos\alpha =0,104 \\ \alpha=\arccos(0,104) \\ \alpha=84^\circ \\ \text{Winkelsumme: } \alpha + \beta + \gamma =180^\circ\\ \alpha + \beta + \gamma =180 \qquad /-\alpha \qquad /-\beta \\ \gamma =180^\circ -\alpha -\beta \\ \gamma =180^\circ -84^\circ - 40^\circ \\ \gamma =56^\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 \sin40^\circ \\ h_a=3,21 \\ \text{Flaeche: } \quad A = \frac{1}{2}\cdot a \cdot h_a \\ A = \frac{1}{2}\cdot 6 \cdot 3,21 \\ A=9,64 \\ \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 =6 \cdot \sin56^\circ \\ h_b=4,97 \\ \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=3,88 \cdot \sin84^\circ \\ h_c=3,86 \\ \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 \sin40 }{ \sin98} \\ wha=3,25 \\ \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{6\cdot \sin56 }{ \sin104} \\ whb=5,13 \\ \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{3,88\cdot \sin84 }{ \sin98} \\ whc=6,03 \\ \text{Seitenhalbierende: } \\ s_a=\frac{1}{2}\sqrt{2(b^2+c^2)-a^2} \\ s_a=\frac{1}{2}\sqrt{2(3,88^2+5^2)-6^2} \\ s_a=3,32 \\ \text{Seitenhalbierende: } s_b=\frac{1}{2}\sqrt{2(a^2+c^2)-b^2}\\ s_b=\frac{1}{2}\sqrt{2(6^2+5^2)-3,88^2}\\ s_b=5,17 \\ \text{Seitenhalbierende: } s_c=\frac{1}{2}\sqrt{2(a^2+b^2)-c^2}\\ s_c=\frac{1}{2}\sqrt{2(6^2+3,88^2)-5^2}\\ s_c=4,66 \\ \text{Umkreisradius: } 2\cdot r_u= \displaystyle \frac{a}{\sin\alpha} \\ r_u =\displaystyle\frac{a}{2\cdot\sin\alpha} \\ r_u =\displaystyle\frac{6}{2\cdot\sin84^\circ} \\ r_u=3\frac{1}{61} \\ \text{Inkreisradius: }r_i= \displaystyle \frac{2 \cdot A}{U} \\ r_i= \displaystyle \frac{2 \cdot 9,64}{14,9} \\ r_i=1,3 \\ \end{array}$