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Hypothenuse bestimmen (mit Pyth.)

Beispiel:

Berechne die Länge der Hypotenuse.

Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind die beiden Katheten (also die beiden Seiten, die am rechten Winkel anliegen) gegeben.

Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:

16² + 12² = b²

256 + 144 = b²

400 = b² | $\sqrt[]{\cdot}$

20 = b

Die gesuchte Länge ist somit b = 20 m.

Pythagoras mit ganzen Zahlen

Beispiel:

Berechne die fehlende Länge im abgebildeten rechtwinkligen Dreieck.

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Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind eine Kathete und die Hypotenuse (längste Seite gegenüber dem rechten Winkel) gegeben.

Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:

11² + a² = 61²

121 + a² = 3721 | - 121

a² = 3600 | $\sqrt[]{\cdot}$

a = 60

Pythagoras mit reellen Zahlen

Beispiel:

Berechne die fehlende Länge im abgebildeten rechtwinkligen Dreieck.

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Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind die beiden Katheten (also die beiden Seiten, die am rechten Winkel anliegen) gegeben.

Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:

85² + 64² = b²

7225 + 4096 = b²

11321 = b² | $\sqrt[]{\cdot}$

106.4 ≈ b

Pythagoras (ohne Skizze)

Beispiel:

In einem rechtwinkligen Dreieck sind die Länge einer Kathete b = 32 cm und die Länge der Hypotenuse a = 56 cm gegeben. Berechne die Länge der anderen Kathete.

Runde auf zwei Stellen nach dem Komma.

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Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind eine Kathete und die Hypotenuse (längste Seite gegenüber dem rechten Winkel) gegeben.

Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:

32² + c² = 56²

1024 + c² = 3136 | - 1024

c² = 2112 | $\sqrt[]{\cdot}$

c ≈ 45.96

Quadrate über rechtwinkl. Dreieck

Beispiel:

Berechne den Flächeninhalt der roten Fläche A.

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Nach dem Satz des Pythagoras gilt:

16 + 3² = A

16 + 9 = A

25 = A

Der gesuchte Flächeninhalt ist somit A = 25 m².

Flächeninhalt eines rechtwinkl. Dreiecks

Beispiel:

Berechne den Flächeninhalt des abgebildeten rechtwinkligen Dreiecks.

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Als erstes berechnen wir die Länge der anderen Kathete:

Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind eine Kathete und die Hypotenuse (längste Seite gegenüber dem rechten Winkel) gegeben.

Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:

63² + b² = 65²

3969 + b² = 4225 | - 3969

b² = 256 | $\sqrt[]{\cdot}$

b = 16

Da im rechtwinkligen Dreieck ja immer die eine Kathete gleichzeitig die Höhe auf der andere Kathete ist, kann man den Flächeninhalt ganz einfach berechnen als:

A = $\frac{1}{2}$ ⋅ 63 cm ⋅ 16 cm

also A = 504 cm²

Pythagoras im Rechteck und Dreieck

Beispiel:

Berechne die fehlende Länge h im abgebildeten Dreieck.

Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.

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Im vorliegenden gleichschenkligen Dreieck teilt die Höhe das Dreieck in zwei kongruente Hälften. Bei diesen beiden Teildreiecken ist demnach also jeweils die untere waagrechte Seite 5 m lang.

In einem dieser beiden rechtwinkligen Dreiecke können wir mit Hilfe des Satzes des Pythagoras die fehlende Strecke h berechnen.

5² + h² = 10²

25 + h² = 100 | - 25

h² = 75 | $\sqrt[]{\cdot}$

h = $\sqrt{75}$ ≈ 8.66

Die gesuchte Länge ist somit h ≈ 8.66 m.

Pyth. im Rechteck und Dreieck (ohne Skizze)

Beispiel:

Ein gleichschenkliges Dreieck hat b=8 mm als Länge der Basis und a=8 mm als Länge der beiden Schenkel. Berechne die Höhe dieses Dreieck.

Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.

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Im vorliegenden gleichschenkligen Dreieck teilt die Höhe das Dreieck in zwei kongruente Hälften. Bei diesen beiden Teildreiecken ist demnach also jeweils die untere waagrechte Seite 4 mm lang.

In einem dieser beiden rechtwinkligen Dreiecke können wir mit Hilfe des Satzes des Pythagoras die fehlende Strecke h berechnen.

4² + h² = 8²

16 + h² = 64 | - 16

h² = 48 | $\sqrt[]{\cdot}$

h = $\sqrt{48}$ ≈ 6.93

Die gesuchte Länge ist somit h ≈ 6.93 mm.

Pythagoras rückwärts

Beispiel:

Gegeben ist ein gleichseitiges Dreieck mit der Höhe h=6 m. Berechne die Seitenlänge a dieses gleichseitigen Dreiecks.

Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.

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Mit Hilfe des Satzes des Pythagoras können wir die Höhe im gleichseitigen Dreieck in Abhängigkeit von der Seitenlänge a ausdrücken. Dabei gilt:

${(\frac{1}{2} a)}^{2}$ + h² = a²

$\frac{a²}{4}$ + h² = a² | - $\frac{a²}{4}$

h² = $\frac{3}{4}$ a² | $\sqrt[]{\cdot}$

h = $\sqrt{\frac{3}{4} a²}$ = $\frac{\sqrt{3}}{2}$ a |⋅ $\frac{2}{\sqrt{3}}$

oder eben a = $\frac{2}{\sqrt{3}}$ h

Somit gilt in unserem Fall:

a = $\frac{2}{\sqrt{3}}$ ⋅ 6 m ≈ 6.93 m

Pythagoras rückwärts (schwer)

Beispiel:

Gegeben ist ein Rechteck mit der Diagonalenlänge d=75 cm und dem Umfang 186 cm.

Berechne den Flächeninhalt des Rechtecks.

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Wenn wir die beiden Seitenlängen des Rechtecks a und b nennen, gilt für den Umfang:

I: U=2⋅a + 2⋅b

Außerdem können wir mit Hilfe des Satzes des Pythagoras die Länge der Diagonalen eines Rechtecks in Abhängigkeit von a und b ausdrücken. Dabei gilt:

II: a² + b² = d²

Konkret in dieser Aufgabe bedeutet das:

I: 186=2⋅a + 2⋅b | :2

II: a² + b² = 75²

vereinfacht

I: 93=a + b

II: a² + b² = 5625

Wenn wir nun die erste Gleichung nach b auflösen erhalten wir

I: b = 93 - a

II: a² + b² = 5625

Jetzt setzen wir das b in Gleichung I in die Gleichung II ein:

II: a² + (93 - a)² = 5625

Durch Ausmultiplizieren mit der binomischen Formel erhalten wir:

$a^{2} + a^{2} - 186 a + 8 649$	=	$5 625$
$2 a^{2} - 186 a + 8 649$	=	$5 625$	\| $- 5 625$

2 a^{2} - 186 a + 3 024

= 0 |:2

$a^{2} - 93 a + 1 512$ = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x_1,2 = $\frac{- b \pm \sqrt{b^{2} - 4 a \cdot c}}{2 a}$ ergibt:

a_1,2 = $\frac{+ 93 \pm \sqrt{{(- 93)}^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 1 512}}{2 \cdot 1}$

a_1,2 = $\frac{+ 93 \pm \sqrt{8 649 - 6 048}}{2}$

a_1,2 = $\frac{+ 93 \pm \sqrt{2 601}}{2}$

a₁ = $\frac{93 + \sqrt{2 601}}{2}$ = $\frac{93+51}{2}$ = $\frac{144}{2}$ = $72$

a₂ = $\frac{93 - \sqrt{2 601}}{2}$ = $\frac{93-51}{2}$ = $\frac{42}{2}$ = $21$

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x_1,2 = $- \frac{p}{2}$ ± $\sqrt{{(\frac{p}{2})}^{2} - q}$
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ${(\frac{p}{2})}^{2} - q$ :

D = ${(- \frac{93}{2})}^{2} - 1 512$ = $\frac{8649}{4}$ $-$ $1 512$ = $\frac{8649}{4}$ $-$ $\frac{6048}{4}$ = $\frac{2601}{4}$

x_1,2 = $\frac{93}{2}$ ± $\sqrt{\frac{2601}{4}}$

x₁ = $\frac{93}{2}$ - $\frac{51}{2}$ = $\frac{42}{2}$ = 21

x₂ = $\frac{93}{2}$ + $\frac{51}{2}$ = $\frac{144}{2}$ = 72

Man kann erkennen, dass die Summe der beiden Lösungen gerade wieder den halben Umfang ergibt (vergleiche Gleichung I oben)

(I) 93 = 72 + 21

Das bedeutet, dass die beiden Lösungen gerade die beiden gesuchten Seitenlängen des Rechtecks sind.

Jetzt ist der Flächeninhalt des Rechtecks leicht zu berechnnen:

A = a ⋅ b = 72 cm ⋅ 21 cm = 1512 cm²

Abstand zweier Punkte

Beispiel:

Berechne den Abstand der beiden Punkte A(-3|1) und B(1|4) im Koordinatensystem.

Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.

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Wie man in der Skizze rechts gut erkennen kann, lässt sich der Abstand zwischen zwei Punkten als Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks mit Hilfe des Satzes des Pythagoras berechnen.

Dabei ist die Länge der waagrechten Kathete gerade die Differenz der x-Werte der beiden Punkte:
dx = 1 - ( - 3 ) = 4

Und die Länge der senkrechten Kathete ist die Differenz der y-Werte der beiden Punkte:
dy = 4 - 1 = 3

Jetzt können wir den Satz des Pythagoras anwenden:

d² = 4² + 3²

d² = 16 + 9

d² = 25

d = $\sqrt{25}$ ≈ 5

Für den Abstand der beiden Punkte gilt also: d ≈ 5

Umfang + Inhalt im allg. Dreieck

Beispiel:

Berechne alle Längen im Dreick ABC mit A(-5|-2), B(-2|3) und C(-5|5). Bestimme auch den Umfang U und den Flächeninhalt A von ABC.

Runde die Ergebnisse auf eine Nachkommastelle.

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Wenn man die drei Punkte in ein Koordinatensystem einträgt, kann man nicht erkennen, dass das Dreieck rechtwinklig wäre, und man somit nicht direkt die Definitionen von Sinus und Kosinus anwenden kann. Deswegen zeichnen wir noch eine Höhe ein. Weil hier die Seite b parallel zur y-Achse verläuft, nehmen wir hier am besten die Höhe h_b.

Die achsenparallelen Strecken b und h_b kann man direkt ablesen:
b = 7 und h_b = 3

Weil Höhe ja parallel zur x-Achse verläuft, hat der Lotfußpunkt L, also der Punkt, wo die Höhe Höhe h_b auf b trefft, den gleichen y-Wert wie B, also y = 3.
Somit ergibt sich AL = 5 und LC = 2

Jetzt können wir mit dem Satz des Pythagoras in den beiden Teildreicken jeweils die Hypothenusen a und c berechnen:

c² = h² + AL² = 3² + 5² = 9 + 25 = 34

=> c = $\sqrt{34}$ ≈ 5.83

a² = h² + LC² = 3² + 2² = 9 + 4 = 13

=> a = $\sqrt{13}$ ≈ 3.61

Der Umfang eines Dreiecks berechnet sich ja sehr einfach als die Summe aller drei Seiten:
U ≈ 3.6 + 7 + 5.8 ≈ 16.4

Auch der Flächeinhalt lässt sich einfach mit der Formel A = $\frac{1}{2}$ ⋅b⋅h_b berechnen:
A = $\frac{1}{2}$ ⋅7⋅3 = 10.5

Anwendungen Pythagoras

Beispiel:

Ein Haus hat eine Gesamthöhe von 5,5m. Die (fünfeckigen) Stirnseiten sind 12m breit. Die rechteckigen Seitenflächen sind 15m lang und 3m hoch (also vom Boden bis zur unteren Dachkante). Berechne die Fläche des Hausdachs.

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Es gilt:

2.5² + 6² =h²

6.25 +36 = h²

42.25 = h² | $\sqrt[]{\cdot}$

6.5 ≈ h

Um die gesuchte Fläche zu berechnen, muss nun zunächst diese Hypotenuse mit 15m multipliziert werden.

Somit erhalten wir für eine Hälfte der gesuchten Fläche: A_H ≈ 97.5m²

Für die Gesamtfläche gilt dann:
A ≈ 195m²

Anwendungen Pythagoras (nur Ebene)

Beispiel:

Ein Leuchtturm ist 55m über dem Meeresspiegel. Wie weit (in m) könnte von dort aus bei optimalen Sichtverhältnissen maximal aufgrund der Erdkrümmung aufs Meer hinausschauen? Als Erdradius kann man mit 6371km rechnen.

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Es gilt:

6371000² + k1² = 6371055²

40589641000000 + k1² = 40590341813025 |-40589641000000

k1² = 700813025 | $\sqrt[]{\cdot}$

k1 ≈ 26472.87

Somit gilt für die gesuchte Kathete:
k1 ≈ 26472.87m

Aufgabenbeispiele von Pythagoras

Hypothenuse bestimmen (mit Pyth.)

Pythagoras mit ganzen Zahlen

Pythagoras mit reellen Zahlen

Pythagoras (ohne Skizze)

Quadrate über rechtwinkl. Dreieck

Flächeninhalt eines rechtwinkl. Dreiecks

Pythagoras im Rechteck und Dreieck

Pyth. im Rechteck und Dreieck (ohne Skizze)

Pythagoras rückwärts

Pythagoras rückwärts (schwer)

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

Abstand zweier Punkte

Umfang + Inhalt im allg. Dreieck

Anwendungen Pythagoras

Anwendungen Pythagoras (nur Ebene)