Lösen Sie das Dreieck anhand der Längen seiner drei Seiten: 41, 58 und 30. Dreiecksrechner: Winkel, Fläche, (Halb-)Umfang, Höhen, Mediane, Kreisradien

Berechnen Sie die Winkel und die Fläche des Dreiecks, den (Halb-)Umfang, die drei Höhen und Mittelwerte sowie die Radien der ein- und umschriebenen Kreise des Dreiecks


  • Das angegebene Dreieck wird im Folgenden Schritt für Schritt gelöst, mit vollständigen Erklärungen der verwendeten Formeln, klaren Erklärungen zu den verwendeten Begriffen und mit anschaulichen Bildern.
  • Am Ende werden alle berechneten Daten des Dreiecks in einem Abschnitt zusammengefasst.
  • Die Reihenfolge der Schritte zur Lösung des Dreiecks: 1) Berechnung des Umfangs, 2) des Halbumfangs, 3) der Winkelmaße, 4) der Fläche – berechnet mit zwei Methoden, 5) die Längen der drei Höhen des Dreiecks, 6) die Längen der drei Mittellinien des Dreiecks, 7) der Radius des eingeschriebenen Kreises und 8) der Radius des umschriebenen Kreises.

Ungleichseitiges Dreieck

  • Dies ist ein ungleichseitiges Dreieck, dessen Seitenlängen unterschiedlich sind, kein rechtwinkliges Dreieck ist.
  • Das Dreieck ist weder gleichseitig, noch gleichschenklig, noch rechtwinklig, Dinge, die leicht aus den Längen der Seiten bestimmt werden können.

2. Berechnen Sie den Halbumfang, s = (a + b + c) / 2

Teilen Sie den Umfang durch 2.

  • s =
  • (41 + 58 + 30) / 2 =
  • 129 / 2 =
  • 64,5

3. Berechne die Winkelmaße des Dreiecks

  • Definitionen

  • Definition 1: Der Kosinus – In einem rechtwinkligen Dreieck stellt der Kosinus eines Winkels das Verhältnis der an den Winkel angrenzenden Seite zur Hypotenuse dar.
  • cos(∠A) = c/b
  • Kosinus und Arkuskosinus

    Kosinus und Arkuskosinus

  • Definition 2: Arccos (der Arkuskosinus) – Dies ist die Umkehrung der standardmäßigen mathematischen Kosinusfunktion. Während die Kosinusfunktion einen Winkel annimmt und das entsprechende Verhältnis zurückgibt, nimmt die Arccos-Funktion ein Verhältnis an und gibt den entsprechenden Winkel zurück.
  • Da cos und arccos Umkehrfunktionen sind, wenn wir die Funktion arccos auf die obige Gleichung anwenden:
  • arccos(cos(∡A)) = ∡A
  • cos(∡A) = c/b => arccos(cos(∡A)) = arccos(c/b) <=>
  • ∡A = arccos(c/b) =>
  • arccos(c/b) = Winkelmaß ∡A
  • Berechnungsbeispiele

  • Beispiel 1: Berechnung des Kosinus
  • In einem rechtwinkligen Dreieck mit dem Winkelmaß ∡B = 90° ist die Seitenlänge b = 10 und die Seitenlänge c = 6, der Kosinus des Winkels ∠A wird wie folgt berechnet:
  • cos(∠A) = c/b = 6/10 = 3/5 = 0,6.
  • Beispiel 2: Berechnung des Arkuskosinus
  • In einem rechtwinkligen Dreieck mit dem Winkelmaß ∡B = 90°, der Seitenlänge b = 10 und der Seitenlänge c = 6 wird das Winkelmaß ∡A wie folgt berechnet:
  • arccos(cos(∠A)) = Winkelmaß ∡A = arccos(c/b) = arccos(6/10) = arccos(3/5) = arccos(0.6) = 53,1301024° ≈ 53,13°.

Verwende zur Berechnung der Winkelmaße die drei folgenden Formeln.

Diese Formeln werden aus dem Kosinussatz (oder dem verallgemeinerten Satz des Pythagoras) abgeleitet.


  • m(∡A) = arccos((b2 + c2 - a2) / (2 × b × c))
  • m(∡B) = arccos((a2 + c2 - b2) / (2 × a × c))
  • m(∡C) = arccos((a2 + b2 - c2) / (2 × a × b))
  • Dabei:
  • a = die dem Winkel ∠A gegenüberliegende Seite des Dreiecks
  • b = die dem Winkel ∠B gegenüberliegende Seite des Dreiecks
  • c = die dem Winkel ∠C gegenüberliegende Seite des Dreiecks

  • Warum diese Formel? Beweis des Kosinussatzes

  • In jedem Dreieck △ABC, das nicht rechtwinklig ist, mit den Seitenlängen BC = a, AC = b und AB = c, zeichnen wir vom Scheitelpunkt A die Senkrechte auf die Seite BC, die BC im Punkt D schneidet. Wir notieren die Längen der Seiten AD = ha, BD = a1 und CD = a2, wobei a1 + a2 = a.
  • Beweis des Kosinussatzes

    Beweis des Kosinussatzes

  • Im rechtwinkligen Dreieck △ABD gelten die folgenden trigonometrischen Beziehungen:
  • sin(∠B) = ha/c => ha = c × sin(∠B)
  • cos(∠B) = a1/c => a1 = c × cos(∠B)
  • Im rechtwinkligen Dreieck △ADC wenden wir den Satz des Pythagoras an:
  • b2 = ha2 + a22 <=>
  • b2 = ha2 + (a - a1)2

  • Ersetzen Sie ha und a1 in der obigen Formel:
  • b2 = c2 × sin2(∠B) + (a - c × cos(∠B))2 <=>
  • b2 = c2 × sin2(∠B) + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) + c2 × cos2(∠B) <=>
  • b2 = c2 × (sin2(∠B) + cos2(∠B)) + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) <=>
  • b2 = c2 × (ha2/c2 + a12/c2) + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) <=>
  • b2 = c2 × (ha2 + a12)/c2 + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) <=>

  • Im rechtwinkligen Dreieck △ABD ha2 + a12 = c2 (Satz des Pythagoras) =>
  • (ha2 + a12)/c2 = 1 =>

  • b2 = c2 + a2 - 2 × a × c × cos(∠B) <=>
  • cos(∠B) = (a2 + c2 - b2) / (2 × a × c)
  • Wenden Sie die Funktion arccos auf beide Seiten der Gleichheit an:
  • arccos(cos(∠B)) = arccos((a2 + c2 - b2) / (2 × a × c)) =>
  • m(∡B) = arccos((a2 + c2 - b2) / (2 × a × c))
  • Das gleiche Verfahren wird zur Berechnung der Maße der Winkel ∠A und ∠C verwendet.

  • Die letzten drei Definitionen: π. Bogenmaß. Grad

  • Definition: π stellt das konstante Verhältnis des Kreisumfangs C zu seinem Durchmesser d dar (d = 2 × r, wobei r der Radius des Kreises ist), das ungefähr 3,14159 beträgt und üblicherweise als Bruchteil 22/7 geschätzt wird.
    π = C/d = C/(2 × r)
  • Winkelmessung: Bogenmaß

    Winkelmessung: Bogenmaß

  • Definition: Ein Bogenmaß ist eine Standardeinheit für die Winkelmessung. Ein Bogenmaß ist gleich dem Winkel, der entsteht, wenn die Länge des Kreisbogens gleich dem Radius desselben Kreises ist. Der Umfang (die Länge) eines Kreises (jedes Kreises) hat genau 2π Bogenmaß. 1 Bogenmaß entspricht ungefähr 57,296° (Grad). Ein Winkel von 360° = 2π Bogenmaß, 180° = π Bogenmaß, 90° = π/2 Bogenmaß, 45° = π/4 Bogenmaß.
  • Definition: Winkel werden normalerweise in Grad (°) gemessen. Ein Grad ist eine Standardeinheit zur Winkelmessung. Der Winkel, den ein vollständiger Kreis bildet, beträgt 360°. Ein stumpfer Winkel liegt zwischen (90° und 180°). Ein rechter Winkel beträgt 90°. Ein spitzer Winkel liegt zwischen (0° und 90°).

Berechne das Maß des Winkels ∠A

  • m(∡A) =
  • arccos((582 + 302 - 412) / (2 × 58 × 30)) =
  • arccos((3.364 + (30 + 41) × (30 - 41))) / 3.480) =
  • arccos((3.364 + 71 × - 11)) / 3.480) =
  • arccos((3.364 + - 781)) / 3.480) =
  • arccos(2.583/3.480) =
  • arccos(0,74224137931) =
  • 0.73438745455863 Radiant =
  • (0.73438745455863 Radiant × 360 Grad) / (2 × π Radiant) =
  • (0.73438745455863 × 180 Grad) / π =
  • 42.077301673565 Grad =
  • 42 Grad, 4 Minuten und 38.29 Sekunden

Berechne das Maß des Winkels ∠B

  • m(∡B) =
  • arccos((412 + 302 - 582) / (2 × 41 × 30)) =
  • arccos((1.681 + (30 + 58) × (30 - 58))) / 2.460) =
  • arccos((1.681 + 88 × - 28)) / 2.460) =
  • arccos((1.681 + - 2.464)) / 2.460) =
  • arccos(- 783/2.460) =
  • arccos(- 0,318292682927) =
  • 1.8947242866326 Radiant =
  • (1.8947242866326 Radiant × 360 Grad) / (2 × π Radiant) =
  • (1.8947242866326 × 180 Grad) / π =
  • 108.559704964983 Grad =
  • 108 Grad, 33 Minuten und 34.94 Sekunden

Berechne das Maß des Winkels ∠C

  • m(∡C) =
  • arccos((412 + 582 - 302) / (2 × 41 × 58)) =
  • arccos((1.681 + (58 + 30) × (58 - 30))) / 4.756) =
  • arccos((1.681 + 88 × 28)) / 4.756) =
  • arccos((1.681 + 2.464)) / 4.756) =
  • arccos(4.145/4.756) =
  • arccos(0,871530698066) =
  • 0.51248091239849 Radiant =
  • (0.51248091239849 Radiant × 360 Grad) / (2 × π Radiant) =
  • (0.51248091239849 × 180 Grad) / π =
  • 29.362993361447 Grad =
  • 29 Grad, 21 Minuten und 46.78 Sekunden

Prüfen Sie, ob die Summe der Winkel ∡A + ∡B + ∡C = 180° beträgt.

  • ∡A = 42.077301673565°
  • ∡B = 108.559704964983°
  • ∡C = 29.362993361447°

Hinweis: Die Summe der Winkel beträgt etwa 180° statt genau 180°. Dies liegt daran, dass wir Berechnungen durchgeführt haben, die eine Rundung erforderten: die Berechnung der Arccos und die Umrechnung von Bogenmaß in Grad.


  • m(∡A) + m(∡B) + m(∡C) =
  • 42.077301673565° + 108.559704964983° + 29.362993361447° =
  • 179.999999999995° ≈ 180°

4.1. Berechnen Sie die Fläche des Dreiecks

Methode 1. Länger

  • Diese Methode erfordert mehr Schritte, um zum Ergebnis zu gelangen als die zweite.
  • Theoretisch kommen beide Berechnungsformeln zum exakt gleichen Ergebnis. In der Praxis ist es jedoch bei der Verwendung von Berechnungstools, die Rundungen und Näherungen beinhalten, besser, die Berechnungsmethode zu verwenden, die weniger Schritte und weniger Näherungen erfordert.
  • Diese Methode wird hier zu Demonstrationszwecken vorgestellt. Wir berechnen die Fläche mit der zweiten Methode, die weniger Schritte und weniger Näherungen erfordert.

  • Die klassische Formel:

  • Fläche = 1/2 × a × ha
  • Dabei:
  • a = die dem Winkel ∠A gegenüberliegende Seite des Dreiecks
  • ha = die Höhe AD vom Scheitelpunkt A zur Seite „a“ (BC), wobei D zu der Linie gehört, die das Segment BC enthält.
  • Höhe ha, ausgedrückt als Funktion der Seite „b“ und des Sinus des Winkels C

    Höhe ha, ausgedrückt als Funktion der Seite „b“ und des Sinus des Winkels C

  • == Aber wir kennen die Höhe ha nicht. Wie gehen wir vor? ==
  • Mit Trigonometrie im rechtwinkligen Dreieck △ADC (∡D = 90°), rechts von der Höhe ha:
  • sin(∠C) = ha / b
  • Daraus folgt, dass ha = b × sin(∠C).
  • Setzen Sie die Höhe ha in die klassische Flächenformel ein und erhalten Sie:
  • Trigonometrische Formel:

  • Fläche = 1/2 × a × b × sin(∠C)

Berechnen Sie die Fläche des Dreiecks

  • Fläche =

  • 1/2 × a × b × sin(∠C) =
  • 1/2 × 41 × 58 × sin(29.362993361447 Grad) =
  • 1/2 × 41 × 58 × sin(0.51248091239849 Radiant) ≈
  • 1.189 × 0,490340944985 =
  • 583,015383587165 ≈
  • 583,02 Quadrateinheiten

Hinweis: Die Fläche wird mit der 2. Methode berechnet, die weniger Schritte und Näherungen erfordert.



4.2. Berechnen Sie die Fläche des Dreiecks

Methode 2. Kürzer

  • Herons Formel

  • Angesichts der Längen seiner drei Seiten kann die Fläche eines Dreiecks mit der Heron-Formel berechnet werden:
  • Fläche2 = s × (s - a) × (s - b) × (s - c)
  • Dabei:
  • a, b und c sind die Längen der drei Seiten des Dreiecks
  • s ist der Halbumfang des Dreiecks, bereits oben berechnet
  • Schritt-für-Schritt-Pythagoras-Beweis der Heron-Formel

  • Betrachten Sie ein Dreieck △ABC mit seinen Seiten BC = a, AC = b und AB = c. Zeichnen Sie die Höhe vom Scheitelpunkt A gegenüber der Seite „a“, AD ⊥ BC, D ∈ BC, AD = h. Ad teilt die Basis „a“ in zwei Segmente, BD = x und CD = a - x.
  • Das Dreieck △ABC für Herons Formel

    Das Dreieck △ABC für Herons Formel

  • Wenden Sie den Satz des Pythagoras auf das rechtwinklige Dreieck △ADB an:
  • h2 + x2 = c2 =>
  • h2 = c2 - x2
  • Wenden Sie den Satz des Pythagoras auf das rechtwinklige Dreieck △ADC an:
  • h2 + (a - x)2 = b2 =>
  • h2 = b2 - (a - x)2
  • Setzen Sie die beiden Ausdrücke für h2 gleich und lösen Sie nach dem Segment „x":
  • c2 - x2 = b2 - (a - x)2 <=>
  • c2 - x2 = b2 - (a2 - 2 × a × x + x2) <=>
  • c2 - x2 = b2 - a2 + 2 × a × x - x2 <=>
  • c2 = b2 - a2 + 2 × a × x <=>
  • 2 × a × x = a2 + c2 - b2 <=>
  • x = (a2 + c2 - b2)/(2 × a)
  • Setzen Sie „x“ wieder in die Formel von h2 ein und berechnen Sie die Höhe „h“:
  • h2 = c2 - x2 <=>
  • h2 = c2 - ((a2 + c2 - b2)/(2 × a))2
  • Zerlegen Sie den Ausdruck mithilfe der Quadratdifferenzregel in Faktoren, c2 - x2 = (c - x) × (c + x):
  • h2 = ((2 × a × c)2 - (a2 + c2 - b2)2) / (2 × a))2 <=>
  • h2 = (2 × a × c - a2 - c2 + b2) × (2 × a × c + a2 + c2 - b2) / (2 × a)2 <=>
  • h2 = (b2 - (a2 - 2 × a × c + c2)) × ((a2 + 2 × a × c + c2) - b2) / (2 × a)2 <=>
  • h2 = (b2 - (a - c)2) × ((a + c)2 - b2) / (2 × a)2 <=>
  • h2 = (b - a + c) × (b + a - c) × (a + c - b) × (a + c + b) / (2 × a)2 <=>
  • h2 = (a + b + c) × (b + c - a) × (a + c - b) × (a + b - c) / (2 × a)2
  • Ersetze h2 in die Fläche der Dreiecksformel:
  • Fläche = 1/2 × a × h => Fläche2 = 1/4 × a2 × h2 =>
  • Fläche2 = 1/4 × a2 × (a + b + c) × (b + c - a) × (a + c - b) × (a + b - c) / (4 × a2) <=>
  • [1] Fläche2 = 1/16 × (a + b + c) × (b + c - a) × (a + c - b) × (a + b - c)
  • Verwenden Sie den Halbumfang s = (a + b + c)/2, um die Faktoren der Formel [1] oben auszudrücken:
  • => a + b + c = 2 × s
  • => b + c - a = 2 × s - 2 × a = 2 × (s - a)
  • => a + c - b = 2 × s - 2 × b = 2 × (s - b)
  • => a + b - c = 2 × s - 2 × c = 2 × (s - c)
  • Formel [1] neu schreiben:
  • Fläche2 = 1/24 × 2 × s × 2 × (s - a) × 2 × (s - b) × 2 × (s - c) <=>
  • Fläche2 = s × (s - a) × (s - b) × (s - c) - Herons Formel

Berechnen Sie die Fläche des Dreiecks

  • Fläche2 =

  • s × (s - a) × (s - b) × (s - c) =
  • 64,5 × (64,5 - 41) × (64,5 - 58) × (64,5 - 30) =
  • 64,5 × 23,5 × 6,5 × 34,5 =
  • 339.906,9375 ≈
  • 339.906,94

Fläche ≈ 583,015383587775 ≈ 583,02 Quadrateinheiten

5. Berechnen Sie die drei Höhen des Dreiecks

  • Definition: Die Höhe eines Dreiecks ist ein gerades Liniensegment, das von einem Scheitelpunkt senkrecht (in einem 90-Grad-Winkel) zur gegenüberliegenden Seite gezogen wird. Jedes Dreieck hat drei Höhen. Alle drei Höhen kreuzen sich immer in einem einzigen Punkt, dem sogenannten Orthozentrum.
  • Die drei Höhen des Dreiecks

    Die drei Höhen des Dreiecks

  • Im Dreieck △ABC ist ha die Höhe ausgehend vom Scheitelpunkt A, senkrecht zur Seite BC, ha ⊥ BC. hb ist die Höhe ausgehend vom Scheitelpunkt B, senkrecht zur Seite AC, hb ⊥ AC. hc beginnt am Scheitelpunkt C, senkrecht zur Seite AB, hc ⊥ AB. Sie alle schneiden sich im Punkt H, dem Orthozentrum.

  • Wenn wir die Fläche und die Seiten des Dreiecks kennen, können wir die Höhen ha, hb und hc von den Eckpunkten A, B und C zu den Seiten a, b und c berechnen.
  • Ausgehend von der klassischen Flächenformel:
  • Fläche = 1/2 × a × ha =>
  • ha = 2 × Fläche / a ≈ 28,43977480916 ≈ 28,44
  • Fläche = 1/2 × b × hb =>
  • hb = 2 × Fläche / b = 20,103978744406 ≈ 20,1
  • Fläche = 1/2 × c × hc =>
  • hc = 2 × Fläche / c = 38,867692239185 ≈ 38,87

6. Berechnen Sie die Längen der drei Mediane des Dreiecks

  • Definition: Ein Median eines Dreiecks ist ein Liniensegment, das einen Scheitelpunkt des Dreiecks mit dem Mittelpunkt der gegenüberliegenden Seite verbindet. Jedes Dreieck hat drei Mediane, die sich in einem einzigen Mittelpunkt, dem sogenannten Schwerpunkt, treffen.
  • Die drei Mittelwerte des Dreiecks

    Die drei Mittelwerte des Dreiecks

  • Im Dreieck △ABC ist ma der Median, der den Scheitelpunkt A mit der Mitte der Seite BC verbindet, mb ist der Median, der den Scheitelpunkt B mit der Mitte der Seite AC verbindet, und mc ist der Median, der den Scheitelpunkt C mit der Mitte der Seite AB verbindet. Sie schneiden sich alle im Punkt G, dem Schwerpunkt.
  • Der Schwerpunkt G teilt die Längen der drei Mediane wie folgt:
  • AG/AM = BG/BP = CG/CN = 2/3
  • GM/AM = GP/BP = GN/CN = 1/3
  • GM/AG = GP/BG = GN/CG = 1/2
  • Satz des Apollonius

  • == Beweis des Satzes von Apollonius am Ende des Abschnitts. ==
  • In einem Dreieck △ABC, für das wir die Längen der Seiten „a“, „b“ und „c“ kennen und die gegenüberliegenden Eckpunkte A, B bzw. C haben, besteht die Beziehung zwischen den Längen der Seiten und den Längen der Mediane ma, mb und mc, wobei ma vom Scheitelpunkt A zur Seite „a“, dem Median, gezogen wird mb wird vom Scheitelpunkt B zur Seite „b“ gezeichnet, und mc wird vom Scheitelpunkt A zur Seite „c“ gezeichnet:
  • b2 + c2 = 2 × (ma2 + (a/2)2) =>
  • ma2 = (b2 + c2)/2 - (a/2)2= 1.711,75 =>
  • Der Median ma ≈ 41,373300569329 ≈ 41,37

  • a2 + c2 = 2 × (mb2 + (b/2)2) =>
  • mb2 = (a2 + c2)/2 - (b/2)2= 449,5 =>
  • Der Median mb ≈ 21,201415047114 ≈ 21,2

  • a2 + b2 = 2 × (mc2 + (c/2)2) =>
  • mc2 = (a2 + b2)/2 - (c/2)2= 2.297,5 =>
  • Der Median mc ≈ 47,932243844827 ≈ 47,93

  • Beweis des Satzes von Apollonius

  • Wir beweisen den Satz von Apollonius mithilfe des Kosinussatzes, den wir oben bewiesen haben, als wir die Winkelmaße berechnet haben.
  • Die drei Mittelwerte des Dreiecks

    Die drei Mittelwerte des Dreiecks

  • Der Median AM mit der Länge ma teile die Seite BC mit der Länge „a“ in zwei gleiche Teile mit der Länge BM = CM = a/2. Auch AB = c, AC = b, BC = a.
  • Das Maß des Winkels sei ∡AMB = θ. Da zwei Winkel auf einer Geraden addiert 180° ergeben, ist der benachbarte Winkel ∡AMC = 180° - θ.
  • => cos(180° - θ) = - cos(θ)
  • Wenden Sie das Kosinusgesetz auf das Dreieck △ABM an und achten Sie darauf, auch den Winkel ∡AMB = θ in die Formel einzubeziehen:
  • c2 = ma2 + (a/2)2 - 2 × ma × a/2 × cos(θ) =>
  • [1] c2 = ma2 + (a/2)2 - ma × a × cos(θ)
  • Wenden Sie das Kosinusgesetz auf das Dreieck △ACM an und achten Sie darauf, auch den Winkel ∡AMC = 180° - θ in die Formel einzubeziehen:
  • b2 = ma2 + (a/2)2 - 2 × ma × a/2 × cos(180° - θ)
  • cos(180° - θ) = - cos(θ)
  • Die obige Beziehung wird:
  • [2] b2 = ma2 + (a/2)2 + ma × a × cos(θ)
  • Fügen Sie die beiden Gleichungen [1] und [2] zusammen. Die Terme ma × ein × cos(θ) und - ma × ein × cos(θ) heben sich gegenseitig auf:
  • b2 + c2 = 2 × (ma2 + (a/2)2)

7. Berechnen Sie den Radius des eingeschriebenen Kreises

  • Einführung

  • Die Winkelhalbierende ist eine Halbrechte innerhalb des Winkels mit dem Ursprung an der Spitze, die mit den Seiten des Winkels zwei kongruente Winkel bildet. Jeder Punkt, der zur Winkelhalbierenden gehört, ist von beiden Seiten des Winkels gleich weit entfernt.
  • Winkelhalbierende

    Winkelhalbierende

  • In jedem Dreieck treffen die Winkelhalbierenden in einem Punkt zusammen, der der Mittelpunkt des Kreises ist, der die Seiten des Dreiecks tangiert, der sogenannte in das Dreieck eingeschriebene Kreis. Dies ist der größte Kreis, der in das Dreieck passt.
  • Die Winkelhalbierenden und der in das Dreieck eingeschriebene Kreis

    Die Winkelhalbierenden und der in das Dreieck eingeschriebene Kreis

  • Im Dreieck △ABC ist AA' die Winkelhalbierende ∠BAC => ∠BAA' = ∠CAA' = ∠BAC / 2
  • BB' ist die Winkelhalbierende ∠ABC => ∠ABB' = ∠CBB' = ∠ABC / 2
  • CC' ist die Winkelhalbierende ∠ACB => ∠ACC' = ∠BCC' = ∠ACB / 2

  • Die Winkelhalbierenden AA', BB' und CC' schneiden sich im Punkt O, dem Mittelpunkt des in das Dreieck eingeschriebenen Kreises. Warum passiert das?

  • O ist ein Punkt auf der Winkelhalbierenden AA', also hat er den gleichen Abstand von den Liniensegmenten AB und AC => [1] der Abstand vom Punkt O zum Segment AB ist OP, wobei OP ⊥ AB (⊥ ist das Symbol für senkrechte Segmente), [2] der Abstand vom Punkt O zum Segment AC ist ON, wobei ON ⊥ AC und [3] OP ≅ ON.
  • O ist ein Punkt auf der Winkelhalbierenden BB', also hat er den gleichen Abstand von den Liniensegmenten AB und BC => [1] der Abstand vom Punkt O zum Segment AB ist OP, wobei OP ⊥ AB, [2] der Abstand vom Punkt O zum Segment BC ist OM, wobei OM ⊥ BC und [3] OP ≅ OM.
  • Aus den obigen Beziehungen folgt OM = ON = OP = r, wobei r der Radius des in das Dreieck eingeschriebenen Kreises ist

Berechnen Sie den Radius des eingeschriebenen Kreises

  • Um den Radius des in das Dreieck eingeschriebenen Kreises zu berechnen, teilen Sie die Fläche des Dreiecks durch seinen Halbumfang:
  • r = Fläche / s
  • Dabei:
  • r = Radius des in das Dreieck eingeschriebenen Kreises
  • s ist der Halbumfang des Dreiecks, bereits oben berechnet

  • Warum diese Formel? Wie beweisen wir es?
  • Die Fläche des Dreiecks △ABC = Fläche △OAB + Fläche △OBC + Fläche △OAC = 1/2 × OP × AB + 1/2 × OM × BC + 1/2 × ON × AC = 1/2 × r × AB + 1/2 × r × BC + 1/2 × r × AC = 1/2 × r × (AB + BC + AC) = 1/2 × r × Umfang = Umfang/2 × r = Halbumfang × r =>
    r = Fläche / Halbumfang = Fläche / s

  • r = 583,015383587775 / 64,5 ≈ 9,038998195159 ≈ 9,04

8. Berechnen Sie den Radius des umschriebenen Kreises

  • Einführung

  • Die Mittelsenkrechte eines Segments ist die Linie senkrecht zum Segment, die durch dessen Mitte verläuft. Jeder Punkt, der zur Mittelsenkrechten gehört, ist von den Enden des Segments gleich weit entfernt.
  • Die Mittelsenkrechten und der Umkreis des Dreiecks

    Die Mittelsenkrechten und der Umkreis des Dreiecks

  • In jedem Dreieck treffen die Mittelsenkrechten der Seiten in einem Punkt zusammen, der der Mittelpunkt des Kreises ist, der durch die Eckpunkte des Dreiecks verläuft und als umschriebener Kreis des Dreiecks bezeichnet wird.
  • Im Dreieck △ABC ist OM1 die Mittelsenkrechte des Segments BC => BM1 = CM1 = BC / 2 = a / 2, wobei „a“ die Länge des Segments BC ist.
  • OM2 ist die Mittelsenkrechte des Segments AC => AM2 = CM2 = AC / 2 = b / 2, wobei „b“ die Länge des Segments AC ist.
  • OM3 ist die Mittelsenkrechte des Segments AB => AM3 = BM3 = AB / 2 = c / 2, wobei „c“ die Länge des Segments AB ist.

  • Die Mittelsenkrechten OM1, OM2 und OM3 schneiden sich im Punkt O, dem Mittelpunkt des umschriebenen Kreises des Dreiecks. Warum passiert das?

  • O ist ein Punkt auf der Mittelsenkrechten OM1 => BM1 = CM1 = a/2, OM1 ⊥ BC (⊥ ist das Symbol für Segmente oder senkrechte Linien) und OM1 gemeinsames Segment => rechtwinklige Dreiecke △OBM1 ≅ △OCM1 => OB ≅ OC.
  • O ist ein Punkt auf der Mittelsenkrechten OM2 => AM2 = CM2 = b/2, OM2 ⊥ AC und OM2 gemeinsames Segment => rechtwinklige Dreiecke △OAM2 ≅ △OCM2 => OA ≅ OC.
  • Aus den obigen Beziehungen folgt OA = OB = OC = R, wobei R der Radius des Kreises ist, der das Dreieck umschreibt.

Berechnen Sie den Radius des umschriebenen Kreises

  • Um R, den Radius des das Dreieck umschreibenden Kreises, zu berechnen, wenden Sie die Formel an:
  • R = a × b × c / (4 × Fläche)
  • Dabei:
  • a, b und c sind die Längen der drei Seiten des Dreiecks

  • Warum diese Formel? Wie beweisen wir es?
  • Der Sinussatz legt die Beziehung zwischen den Längen der Seiten a, b und c eines Dreiecks, zum Beispiel △ABC, und den Sinuswerten der entgegengesetzten Winkel ∠A, ∠B und ∠C fest:
  • [1] a/sin(∠A) = b/sin(∠B) = c/sin(∠C) = 2 × R
  • R ist der Radius des umschriebenen Kreises des Dreiecks △ABC.
  • Bei der Berechnung der Fläche verwenden wir auch die Trigonometrische Formel für die Fläche, die wir oben bewiesen haben:
  • [2] Fläche = 1/2 × b × c × sin(∠A)

  • Aus Beziehung [1] können wir Folgendes ableiten:
  • [3] sin(∠A) = a/(2 × R)
  • Ersatz für sin(∠A) in der Beziehung [2]:
  • Fläche = 1/2 × b × c × a/(2 × R) = a × b × c/(4 × R) =>
  • R = a × b × c/(4 × Fläche)

  • R = 41 × 58 × 30/(4 × 583,015383587775) ≈ 30,590959521937 ≈ 30,59

Endgültige Antwort. Daten des gelösten Dreiecks. Zusammenfassung:

Umfang
129 units
Halbumfang
64,5 units
Maß des Winkels ∡A
0.73438745455863 ≈ 0.73439 Radiant
42.077301673565 ≈ 42.077 Grad
42 Grad, 4 Minuten und 38.29 Sekunden
Maß des Winkels ∡B
1.8947242866326 ≈ 1.89472 Radiant
108.559704964983 ≈ 108.56 Grad
108 Grad, 33 Minuten und 34.94 Sekunden
Maß des Winkels ∡C
0.51248091239849 ≈ 0.51248 Radiant
29.362993361447 ≈ 29.363 Grad
29 Grad, 21 Minuten und 46.78 Sekunden
Fläche
583,015383587775 ≈ 583,02 Quadrateinheiten
Längen der Höhen
ha = 28,43977480916 ≈ 28,44 units
hb = 20,103978744406 ≈ 20,1 units
hc = 38,867692239185 ≈ 38,87 units
Längen der Mediane
ma = 41,373300569329 ≈ 41,37 units
mb = 21,201415047114 ≈ 21,2 units
mc = 47,932243844827 ≈ 47,93 units
Radius, eingeschriebenen Kreises
9,038998195159 ≈ 9,04 units
Radius, umschriebenen Kreises
30,590959521937 ≈ 30,59 units
  • Das Dreieck △ABC mit Seitenlängen: a = 41, b = 58, c = 30

    Das Dreieck △ABC mit Seitenlängen: BC (a) = 41, AC (b) = 58, AB (c) = 30

Verwendete Symbole: + Ergänzung, - Subtraktion, × Multiplikation, / Abteilung, = gleich, ≈ ungefähr, => logische Implikation, ∠ Winkel, ∡ gemessener Winkel, m(∡A) Winkelmaß, △ Dreieck, ⌒ Kreisbogen, ⊥ senkrecht, ≅ Kongruenz, π das konstante Verhältnis des Umfangs eines Kreises zu seinem Durchmesser dar, ° Einheit des gemessenen Werts eines Winkels und wird Grad genannt, ∈ es gehört dazu, x2 x hoch zur zweiten Potenz oder x im Quadrat = x × x, sin(∠A) Sinus des Winkels A, cos(∠A) Kosinus des Winkels A, arccos(ratio) Arkuskosinus des gegebenen Verhältnisses.

Lösen Sie das LLL-Dreieck, ähnliche Operationen:

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Wie löst man ein Dreieck, wenn man die Längen seiner drei Seiten kennt?

Was ist ein Dreieck?

  • Dreieck △ABC
    Dreieck △ABC
    Gegeben seien drei nicht kollineare Punkte A, B und C. Die Menge, die von diesen drei Punkten zusammen mit den Punkten der Strecken AB, BC und CA gebildet wird, nennt man das Dreieck, das durch die Punkte A, B und C bestimmt wird. Siehe die Abbildung mit der Darstellung des Dreiecks △ABC.
  • Ein Dreieck ist eine Menge von Punkten in der Ebene, die ein Polygon bilden, das drei Eckpunkte (A, B, C), drei Seiten (AB, BC, CA) und drei Winkel (∠ABC, ∠BCA, ∠CAB) besitzt.
  • Ein Eckpunkt, in unserem Fall A, ist der Punkt, an dem sich zwei Seiten – AB und AC – treffen. Die drei Eckpunkte A, B und C werden durch drei Strecken AB, BC und CA, die sogenannten Seiten, verbunden.
  • Diese bilden drei Winkel: ∠ABC, ∠BCA und ∠CAB, deren Summe 180° beträgt (Wir demonstrieren dies weiter unten). Die Seiten des Dreiecks werden durch die Längen der drei Strecken AB, BC und CA definiert.
  • Ein Dreieck wird üblicherweise durch seine Eckpunkte in alphabetischer Reihenfolge bezeichnet: △ABC. Dasselbe Dreieck kann aber auch als △ACB, △BAC, △BCA, △CAB und △CBA geschrieben werden – also unter Verwendung aller Kombinationen der drei Buchstaben.
  • Dreieck △ABC und die Seiten a, b, c
    Dreieck △ABC und die Seiten a, b, c
    Im Dreieck △ABC liegt der Winkel ∠A der Seite BC gegenüber, und umgekehrt liegt die Seite BC dem Winkel ∠A gegenüber. Für die Längen der Seiten eines Dreiecks △ABC werden üblicherweise folgende Bezeichnungen verwendet: a = BC, b = CA, c = AB.
  • Wenn alle drei Seiten gleich lang sind, nennt man das Dreieck ein gleichseitiges Dreieck, während ein Dreieck, in dem nur zwei Seiten gleich lang sind, ein gleichschenkliges Dreieck genannt wird. Wenn die Seiten eines Dreiecks unterschiedliche Längen haben, spricht man von einem skalenalen Dreieck.

Umfang und halber Umfang eines Dreiecks

  • Umfang: Die Summe der Seitenlängen eines Dreiecks △ABC wird als Umfang des Dreiecks bezeichnet und mit:
    PABC = AB + BC + CA = c + a + b notiert.
  • Halber Umfang: Die Hälfte der Summe der Seitenlängen eines Dreiecks △ABC wird als halber Umfang des Dreiecks bezeichnet und mit:
    PABC = (AB + BC + CA)/2 = (c + a + b)/2

Lage eines Punktes relativ zu einem Dreieck

  • Ein Punkt heißt innerer Punkt eines Dreiecks, wenn er innerhalb jedes Winkels des Dreiecks liegt.
  • Ein Punkt, der weder innerhalb des Dreiecks noch auf einer seiner Seiten liegt, heißt äußerer Punkt des Dreiecks.

Arten von Dreiecken in Bezug auf die Winkel

  • rechtwinkliges Dreieck △ABC
    Rechtwinkliges Dreieck △ABC
    Ein Dreieck mit einem Winkel von 90°, auch rechter Winkel genannt, wird rechtwinkliges Dreieck genannt. Wenn der rechte Winkel A ist, dann werden die Seiten, die den rechten Winkel bilden, AB und CA, Beine genannt. Die dem rechten Winkel BC gegenüberliegende Seite wird Hypotenuse genannt. Ein Dreieck kann nicht mehr als einen rechten Winkel haben – denn die Summe der drei Winkel eines Dreiecks muss 180° betragen – wenn es zwei rechte Winkel gäbe, würden diese bereits 90° + 90° = 180° betragen, sodass für den dritten Winkel nichts übrig bliebe.
  • Spitzes ungleichseitiges Dreieck △ABC
    Spitzes ungleichseitiges Dreieck △ABC
    Ein Dreieck, das alle spitzen Winkel hat, wird spitzes Dreieck oder spitzes Skalenus genannt: ∠A < 90°, ∠B < 90°, ∠C < 90°.
  • stumpfes ungleichseitiges Dreieck △ABC
    Stumpfes ungleichseitiges Dreieck △ABC
    Ein Dreieck, das einen stumpfen Winkel hat, also größer als 90°, wird stumpfes Dreieck oder stumpfes ungleichseitiges Dreieck genannt: in unserem Fall ist ∠A > 90°.
  • Gleichseitiges Dreieck △ABC
    Gleichseitiges Dreieck △ABC
    Ein Dreieck, das alle gleichen Winkel hat, auch kongruent genannt, ∡A = ∡B = ∡C = 180°/3 = 60°, wird als gleichseitiges Dreieck bezeichnet. In einem gleichseitigen Dreieck sind auch alle Seiten deckungsgleich: AB ≅ BC ≅ CA.
  • Gleichschenkliges Dreieck △ABC
    Gleichschenkliges Dreieck △ABC
    Ein Dreieck, das nur zwei kongruente Winkel hat, zum Beispiel ∠B ≅ ∠C, wird als gleichschenkliges Dreieck bezeichnet. In einem gleichschenkligen Dreieck sind auch die gegenüberliegenden Seiten der kongruenten Winkel deckungsgleich. Die dritte Seite des gleichschenkligen Dreiecks wird als Basis des gleichschenkligen Dreiecks bezeichnet.

Spezifische Regeln für Dreiecke

  • 1. Die Summe der Winkelmaße in einem Dreieck beträgt immer 180°. Siehe die nächste Abbildung und den zugehörigen Beweis.
  • Beweis: Die Summe der Winkelmaße in jedem Dreieck beträgt 180°
    Summe der Winkelmaße in einem Dreieck
    Sei △ABC ein Dreieck. Wir konstruieren die Parallele d durch A zu BC und die auf der Geraden d liegenden Punkte D und E, wie in der Abbildung. Die Punkte D, A und E liegen auf derselben Linie und sind kollinear. Also DE ∥ BC ⇒ (1) ∠ABC ≅ ∠DAB – alternative Innenwinkel für DE ∥ BC und Sekante AB und (2) ∠ACB ≅ ∠CAE – alternative Innenwinkel für DE ∥ BC und Sekante AC. Aus (1) und (2) erhalten wir die Beziehung für die Summe der Winkel im Dreieck △ABC: ∠ABC + ∠BAC + ∠ACB = ∠DAB + ∠BAC + ∠CAE = ∠DAE = 180°.
  • unmögliches Dreieck: Seiten
    Unmögliches Dreieck: Seiten
    2. In einem Dreieck muss die Summe der Längen zweier Seiten größer sein als die Länge der dritten Seite, andernfalls könnte das Dreieck nicht konstruiert werden. In der nächsten Abbildung können Sie sehen, dass die Länge der Seite a größer ist als die Summe der Längen von b und c: a > b + c. In diesem Fall kann das Dreieck △ABC überhaupt nicht konstruiert werden.
  • unmögliches Dreieck: Winkel
    Umögliches Dreieck: Winkel
    3. Ein Dreieck kann nur einen Winkel haben, der größer oder gleich 90° ist. Wenn ein Dreieck zwei Winkel von mindestens 90° hätte, wäre für den dritten Winkel gemäß Regel Nr. nichts mehr übrig. 1. Da in unserem Fall ∡B = 90° und ∠C > 90°, die Seiten b und c können sich nicht treffen, um den Scheitelpunkt A des Dreiecks △ABC zu bilden.
  • Außenwinkel
    Außenwinkel

    4. Der Winkel, der an einen Winkel des Dreiecks angrenzt und diesen ergänzt, wird als Außenwinkel des Dreiecks bezeichnet. Jedes Dreieck hat drei Außenwinkelpaare, also insgesamt sechs Außenwinkel. Jeder Winkel des Dreiecks hat zwei zueinander kongruente Außenwinkelpaare, die an der Spitze entgegengesetzt sind: Winkel ∠A hat zwei Außenwinkel ∠1 und ∠2 – wobei ∠1 ≡ ∠2, Winkel ∠C hat zwei Außenwinkel ∠3 und ∠4 – wobei ∠3 ≡ ∠4 und Winkel ∠B hat zwei Außenwinkel ∠5 und ∠6, wobei ∠5 ≡ ∠6.

    Das Maß eines Außenwinkels eines Dreiecks ist gleich der Summe der Maße der nicht angrenzenden Winkel, da ∠A + ∠B + ∠C = 180° und ∠A + ∠1 = 180°, daraus folgt: ∡1 = 180° - ∠A und ∡1 = ∠B + ∠C; ebenso ∡2 = 180° - ∠A und ∡2 = ∠B + ∠C; ∡3 = 180° - ∠C und ∡3 = ∠A + ∠B; ∡4 = 180° - ∠C und ∡4 = ∠A + ∠B; ∡5 = 180° - ∠B und ∡5 = ∠A + ∠C; und schließlich ∡6 = 180° - ∠B und ∡6 = ∠A + ∠C.

    Die Summe der Maße aller Außenwinkel eines Dreiecks ist gleich: ∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 + ∠5 + ∠6 = 2 × ∠1 + 2 × ∠3 + 2 × ∠5 = 2 × (∠1 + ∠3 + ∠5) = 2 × (180° - ∠A + 180° - ∠B + 180° - ∠C) = 2 × (3 × 180° - (∠A + ∠B + ∠C)) = 2 × (3 × 180° - 180°) = 2 × (2 × 180°) = 2 × 360° = 720°.

  • der größeren Seite liegt der größere Winkel gegenüber
    Größere gegenüberliegende Seite mit größerem Winkel
    5. Was auch immer ein Dreieck mit zwei nicht kongruenten Seiten ist, der größeren Seite liegt der größere Winkel gegenüber. Wenn: a > b und a > c, dann ∠A > ∠B und ∠A > ∠C.

Wie löst man das Dreieck, wenn man die Längen seiner drei Seiten kennt?

  • Wenn man die Längen a, b und c der drei Seiten eines Dreiecks △ABC kennt, wobei a der gegenüberliegende Seitenwinkel ∠A, b der gegenüberliegende Seitenwinkel ∠B und c der gegenüberliegende Seitenwinkel ∠C ist, kann jeder Winkel mithilfe der folgenden Formeln berechnet werden.

Die neu geordnete Form des Kosinusgesetzes (oder der Kosinusregel)

  • Diese Formel wird verwendet, um das Maß eines Winkels in einem beliebigen Dreieck zu berechnen, wenn Sie die Längen aller drei Seiten kennen:
  • ∡A = arccos((b2 + c2 - a2) / (2 × b × c))
  • ∡B = arccos((a2 + c2 - b2) / (2 × a × c))
  • ∡C = arccos((a2 + b2 - c2) / (2 × a × b))
  • Beispiel: Die Seiten eines Dreiecks kennen, a = 7, b = 5 and c = 9, Berechnen Sie die Winkel ∡A, ∡B und ∡C des Dreiecks:
  • ∡A =
    arccos((52 + 92 - 72) / (2 × 5 × 9)) =
    arccos((25 + (9 + 7) × (9 - 7))) / 90) =
    arccos((25 + 16 × 2)) / 90) =
    arccos((25 + 32)) / 90) =
    arccos(57/90) =
    arccos(0.6333) =
    0.88498643446628 Bogenmaß =
    50.705987621249 Grad
  • ∡B =
    arccos((72 + 92 - 52) / (2 × 7 × 9)) =
    arccos((49 + (9 + 5) × (9 - 5))) / 126) =
    arccos((49 + 14 × 4)) / 126) =
    arccos((49 + 56)) / 126) =
    arccos(105/126) =
    arccos(0.8333) =
    0.58574584298534 Bogenmaß =
    33.560764670393 Grad
  • ∡C =
    arccos((72 + 52 - 92) / (2 × 7 × 5)) =
    arccos((49 + (5 + 9) × (5 - 9))) / 70) =
    arccos((49 + 14 × -4)) / 70) =
    arccos((49 + -56)) / 70) =
    arccos(-7/70) =
    arccos(-0.1) =
    1.6709637479565 Bogenmaß =
    95.739170477267 Grad
  • Überprüfen Sie, ob die Summe der Winkel ∡A + ∡B + ∡C = 180° ist.
  • ∡A = 50.705987621249°
    ∡B = 33.560764670393°
    ∡C = 95.739170477267°
    ∡A + ∡B + ∡C =
    50.705987621249 + 33.560764670393 + 95.739170477267 =
    180.00592276891° ≈ 180°