Alle Lektionen des Kapitels, bereit für Papier. Die Aufgabenserien heißen A, B, C… und die Lösungen stehen am Ende.
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Jahrgangsstufe 7
Kongruenz und Dreiecke
NameDatum
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1. Kongruenz und einander entsprechende Teile
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△ABC≅△DEF. Welcher Winkel von △DEF gehört zu ∠B?
∠E
∠F
Die Grundidee
Kongruente Figuren stimmen Stück für Stück überein.
Zwei Figuren sind kongruent (deckungsgleich), wenn eine Folge von Kongruenzabbildungen die eine auf die andere abbildet. Dann sind entsprechende Seiten und Winkel gleich. In △ABC≅△DEF gibt die Reihenfolge der Buchstaben die Zuordnung an: A↔D, B↔E, C↔F.
Beispiel
△PQR≅△STU, PQ=7, ∠R=40∘.
ST=7
P↔S, Q↔T.
∠U=40∘
R↔U.
Du bist dran
Jetzt du: △ABC≅△XYZ und BC=12. Bestimme YZ.
YZ=12
B↔Y, C↔Z.
Üben ★
△ABC≅△DEF mit AB=3, BC=11 und CA=18. Bestimme DE.
△ABC≅△DEF mit AB=9, BC=15 und CA=16. Bestimme DE.
△KLM≅△STU. Welche Strecke entspricht LM (Länge 5)?
TU
ST
SU
Vorsicht!
Üben ★★
△PQR≅△XYZ, mit ∠Q=43∘ und ∠R=40∘. Bestimme ∠X in Grad.
△PQR≅△XYZ, mit ∠Q=37∘ und ∠R=47∘. Bestimme ∠X in Grad.
Abschlusscheck
Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?
△ABC≅△DEF mit AB=3, BC=11 und CA=18. Bestimme DE.
△ABC≅△DEF mit AB=9, BC=15 und CA=16. Bestimme DE.
△ABC≅△DEF mit AB=4, BC=11 und CA=17. Bestimme DE.
Merkkarte
Entsprechende Stücke
Die Reihenfolge der Buchstaben gibt die Zuordnung an.
Achtung: Nach der Stelle zuordnen, nicht nach dem Aussehen.
2. Kongruenzsätze für Dreiecke
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Du kennst zwei Seiten eines Dreiecks, 5 cm und 7 cm, und den Winkel von 40∘ dazwischen. Wie viele verschiedene Dreiecke kannst du zeichnen?
Nur eines (bis auf die Lage)
Unendlich viele
Die Grundidee
Drei passende Stücke können reichen, wenn es die richtigen sind.
Kongruenzsätze: Dreiecke sind kongruent, wenn sie übereinstimmen in SSS, SWS (dem Winkel zwischen den Seiten), WSW oder SWW, oder in SsW (zwei Seiten und dem Gegenwinkel der längeren). Zwei Seiten und der Gegenwinkel der kürzeren sowie WWW garantieren keine Kongruenz.
Beispiel
Welcher Satz?
3 Paare gleicher Seiten: SSS
Alle Seiten.
2 Winkel und die Seite dazwischen: WSW
Seite zwischen zwei Winkeln.
3 gleiche Winkel: keine Aussage über die Größe
Kein Kongruenzsatz.
Du bist dran
Jetzt du: Wie viele von SSS, SWS, WSW, SWW und WWW sind gültige Kongruenzsätze?
4
WWW ist keiner.
Üben ★
Zwei Dreiecke stimmen in zwei Seitenpaaren (3 cm und 5 cm) und in den Winkeln zwischen diesen Seiten überein. Welcher Kongruenzsatz zeigt die Kongruenz?
SWS
SSW
WWW
Zwei Dreiecke haben beide die Winkel 48∘, 60∘ und 72∘. Sind sie kongruent?
Nicht unbedingt: Sie haben dieselbe Form, aber vielleicht verschiedene Größen
Ja, alle drei Winkel stimmen überein
Nein, nie
Vorsicht!
Üben ★★
Zwei Dreiecke stimmen in zwei Seitenpaaren (3 und 6) und einem gleichen Winkel überein, der der kürzeren Seite gegenüberliegt. Müssen sie kongruent sein?
Nicht unbedingt: Dieser Fall kann zwei verschiedene Dreiecke ergeben
Ja, wegen zweier Seiten und eines Winkels
Ja, wegen SWS
Abschlusscheck
Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?
Zwei Dreiecke stimmen in zwei Seitenpaaren (3 cm und 5 cm) und in den Winkeln zwischen diesen Seiten überein. Welcher Kongruenzsatz zeigt die Kongruenz?
SWS
SSW
WWW
Zwei Dreiecke stimmen in zwei Seitenpaaren (9 cm und 11 cm) und in den Winkeln zwischen diesen Seiten überein. Welcher Kongruenzsatz zeigt die Kongruenz?
SWS
SSW
WWW
Zwei Dreiecke stimmen in zwei Seitenpaaren (5 cm und 7 cm) und in den Winkeln zwischen diesen Seiten überein. Welcher Kongruenzsatz zeigt die Kongruenz?
SWS
SSW
WWW
Merkkarte
Kongruenzsätze
SSS, SWS, WSW, SWW, SsW. Nicht WWW.
Achtung: Bei SWS liegt der Winkel zwischen den Seiten.
3. Gleichschenklige Dreiecke und Mittelsenkrechten
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Ein gleichschenkliges Dreieck hat zwei gleich lange Seiten. Falte es entlang der Linie von der Spitze zum Mittelpunkt der Basis. Was fällt dir an den Basiswinkeln auf?
Sie sind gleich groß
Einer ist doppelt so groß wie der andere
Verändere die Höhe der Spitze. Vergleiche die Basiswinkel.
Sie sind immer gleich groß
Einer wächst schneller als der andere
Die Grundidee
Symmetrie ergibt gleiche Stücke.
Im gleichschenkligen Dreieck sind die Basiswinkel gleich groß. Ein Punkt liegt genau dann auf der Mittelsenkrechten von [AB], wenn er von A und B gleich weit entfernt ist.
Beispiel
Winkel an der Spitze 40∘.
Basiswinkel zusammen: 140∘
180 − 40.
Jeder Basiswinkel: 70∘
Gleiche Hälften.
Du bist dran
Jetzt du: Basiswinkel je 35∘. Der Winkel an der Spitze.
110∘
180 − 70.
Üben ★
Ein gleichschenkliges Dreieck hat an der Spitze den Winkel 114∘ (zwischen den gleichen Seiten). Bestimme jeden Basiswinkel in Grad.
Ein gleichschenkliges Dreieck hat an der Spitze den Winkel 38∘ (zwischen den gleichen Seiten). Bestimme jeden Basiswinkel in Grad.
Jeder Basiswinkel eines gleichschenkligen Dreiecks misst 52∘. Bestimme den Winkel an der Spitze in Grad.
Vorsicht!
Üben ★★
Der Punkt P liegt auf der Mittelsenkrechten von [AB], und PA=13. Bestimme PB.Nicht maßstabsgetreu
Der Punkt P liegt auf der Mittelsenkrechten von [AB], und PA=9. Bestimme PB.Nicht maßstabsgetreu
Abschlusscheck
Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?
Ein gleichschenkliges Dreieck hat an der Spitze den Winkel 114∘ (zwischen den gleichen Seiten). Bestimme jeden Basiswinkel in Grad.
Ein gleichschenkliges Dreieck hat an der Spitze den Winkel 38∘ (zwischen den gleichen Seiten). Bestimme jeden Basiswinkel in Grad.
Ein gleichschenkliges Dreieck hat an der Spitze den Winkel 129∘ (zwischen den gleichen Seiten). Bestimme jeden Basiswinkel in Grad.
Merkkarte
Gleichschenklige Dreiecke und Mittelsenkrechte
Basiswinkel gleich; Mittelsenkrechte = Punkte mit gleichem Abstand von den Enden.
Achtung: 180° minus Spitze halbieren für jeden Basiswinkel.
4. Satz und Kehrsatz
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Satz: „Ist ein Viereck ein Quadrat, so hat es vier gleich lange Seiten.“ Gilt auch: „Hat ein Viereck vier gleich lange Seiten, so ist es ein Quadrat“?
Nicht maßstabsgetreu
Nein: Auch eine Raute hat vier gleich lange Seiten
Ja: Das ist derselbe Satz
Die Grundidee
Vertauscht man Voraussetzung und Behauptung, entsteht der Kehrsatz.
Ein Satz hat die Form „Wenn A, dann B“: A ist die Voraussetzung, B die Behauptung. Der Kehrsatz lautet „Wenn B, dann A“.
Ein Kehrsatz kann wahr oder falsch sein; er braucht einen eigenen Beweis. Sind Satz und Kehrsatz wahr, schreibt man „genau dann, wenn“. Ein Gegenbeispiel genügt, um eine Aussage zu widerlegen.
Beispiel
Satz: „In einem gleichschenkligen Dreieck sind die Basiswinkel gleich groß.“
A: gleichschenklig; B: Basiswinkel gleich
Voraussetzung und Behauptung benennen.
Kehrsatz: Sind zwei Winkel gleich groß, ist das Dreieck gleichschenklig.
Tauschen.
Also: gleichschenklig genau dann, wenn zwei Winkel gleich groß sind.
Auch dieser Kehrsatz ist wahr.
Du bist dran
Jetzt du: Satz: „Ist eine Zahl durch 4 teilbar, so ist sie gerade.“ Nenne die kleinste positive Zahl, die den Kehrsatz widerlegt.
Gerade, aber nicht durch 4 teilbar
Sie muss gerade sein und nicht durch 4 teilbar.
2
Gegenbeispiel.
Üben ★
Wie lautet der Kehrsatz von „Wenn ein Dreieck gleichseitig ist, dann sind alle seine Winkel gleich groß“?
Wenn alle Winkel eines Dreiecks gleich groß sind, dann ist es gleichseitig
Wenn ein Dreieck nicht gleichseitig ist, dann sind nicht alle Winkel gleich groß
Wenn ein Dreieck gleichseitig ist, dann sind alle seine Seiten gleich lang
Satz: „Ist ein Viereck ein Rechteck, so sind seine Diagonalen gleich lang.“ Ist der Kehrsatz wahr?
Nein: Auch ein gleichschenkliges Trapez hat gleich lange Diagonalen
Ja, denn der Satz ist wahr
Ja, denn alle Vierecke haben gleich lange Diagonalen
Vorsicht!
Üben ★★
Aussage: „Ist eine Zahl durch 4 teilbar, so ist sie durch 8 teilbar.“ Nenne das kleinste positive Gegenbeispiel.
Abschlusscheck
Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?
Wie lautet der Kehrsatz von „Wenn ein Dreieck gleichseitig ist, dann sind alle seine Winkel gleich groß“?
Wenn alle Winkel eines Dreiecks gleich groß sind, dann ist es gleichseitig
Wenn ein Dreieck nicht gleichseitig ist, dann sind nicht alle Winkel gleich groß
Wenn ein Dreieck gleichseitig ist, dann sind alle seine Seiten gleich lang
Merkkarte
Satz und Kehrsatz
Satz: Wenn A, dann B.
Kehrsatz: Wenn B, dann A.
Ein Gegenbeispiel widerlegt.
Achtung: Der Kehrsatz gilt nicht automatisch.
5. Besondere Linien und Umkreis
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Wie heißt die Linie durch eine Ecke und den Mittelpunkt der gegenüberliegenden Seite?
Die Seitenhalbierende
Die Höhe
Die Grundidee
Vier Arten besonderer Linien im Dreieck.
Nicht maßstabsgetreu
Mittelsenkrechte: senkrecht auf einer Seite in ihrem Mittelpunkt. Seitenhalbierende: von einer Ecke zum Mittelpunkt der gegenüberliegenden Seite. Höhe: von einer Ecke senkrecht auf die gegenüberliegende Seite. Winkelhalbierende: teilt einen Winkel in zwei gleich große Winkel.
Ein Dreieck ist genau dann rechtwinklig, wenn es einem Kreis einbeschrieben ist, dessen Durchmesser eine seiner Seiten ist. Der Mittelpunkt ist der Mittelpunkt der Hypotenuse.
Beispiel
ABC ist rechtwinklig bei A, mit BC=10.
Der Radius ist 2BC
Der Mittelpunkt ist der von [BC].
5
Radius.
Du bist dran
Jetzt du: Ein rechtwinkliges Dreieck hat die Hypotenuse 8. Wie groß ist der Radius seines Umkreises?
4
8 : 2.
Üben ★
ABC ist rechtwinklig bei A, mit BC=18. Berechne den Radius seines Umkreises.
ABC ist rechtwinklig bei A, mit BC=8. Berechne den Radius seines Umkreises.
ABC ist rechtwinklig bei A, mit BC=12. Berechne den Radius seines Umkreises.
Vorsicht!
Üben ★★
Welche Linie steht senkrecht auf einer Seite in deren Mittelpunkt?
Die Mittelsenkrechte
Die Seitenhalbierende
Die Winkelhalbierende
Welche Linie steht senkrecht auf einer Seite in deren Mittelpunkt?
Die Mittelsenkrechte
Die Seitenhalbierende
Die Winkelhalbierende
Abschlussaufgabe. ABC ist rechtwinklig bei A, mit AB=15 und AC=20.
Wie heißt die Linie von einer Ecke, die senkrecht auf der gegenüberliegenden Seite steht?
Die Höhe
Die Seitenhalbierende
Die Mittelsenkrechte
Wie heißt die Linie durch eine Ecke und den Mittelpunkt der gegenüberliegenden Seite?
Die Seitenhalbierende
Die Höhe
Die Winkelhalbierende
Abschlusscheck
Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?
ABC ist rechtwinklig bei A, mit BC=18. Berechne den Radius seines Umkreises.
ABC ist rechtwinklig bei A, mit BC=8. Berechne den Radius seines Umkreises.
ABC ist rechtwinklig bei A, mit BC=12. Berechne den Radius seines Umkreises.
Achtung: Seitenhalbierende und Höhe sind im Allgemeinen verschieden.
6. Tangenten an einen Kreis
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Ein Rad rollt auf dem Boden. Der Boden berührt es in einem Punkt. Welchen Winkel bildet die Speiche zu diesem Punkt mit dem Boden?
90∘
Das hängt von der Geschwindigkeit ab
Die Grundidee
Tangente und Radius stehen senkrecht aufeinander.
Eine Tangente berührt den Kreis in einem Punkt und steht dort senkrecht auf dem Radius. Die beiden Tangentenabschnitte von einem äußeren Punkt sind gleich lang.
Beispiel
Radius 6, Punkt P im Abstand 10 vom Mittelpunkt.
Rechtwinkliges Dreieck mit Hypotenuse 10, Kathete 6
Rechter Winkel im Berührpunkt.
Tangentenabschnitt 8
√(100 − 36).
Du bist dran
Jetzt du: Radius 5, Abstand 13. Der Tangentenabschnitt.
12
√(169 − 25).
Üben ★
Ein Kreis hat den Radius 6. Der Punkt P ist 10 vom Mittelpunkt entfernt. Bestimme die Länge eines Tangentenabschnitts von P zum Kreis.
Ein Kreis hat den Radius 3. Der Punkt P ist 5 vom Mittelpunkt entfernt. Bestimme die Länge eines Tangentenabschnitts von P zum Kreis.
Eine Gerade berührt einen Kreis mit dem Radius 7 in genau einem Punkt T. Welchen Winkel bilden die Gerade und der Radius zu T?
90∘
Das hängt vom Radius ab
0∘: Sie liegen aufeinander
Vorsicht!
Üben ★★
Zwei Tangenten von P berühren einen Kreis (Mittelpunkt O) in A und B, mit ∠APB=61∘. Bestimme ∠AOB (in Grad).
Zwei Tangenten von P berühren einen Kreis (Mittelpunkt O) in A und B, mit ∠APB=76∘. Bestimme ∠AOB (in Grad).
Abschlusscheck
Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?
Ein Kreis hat den Radius 6. Der Punkt P ist 10 vom Mittelpunkt entfernt. Bestimme die Länge eines Tangentenabschnitts von P zum Kreis.
Ein Kreis hat den Radius 3. Der Punkt P ist 5 vom Mittelpunkt entfernt. Bestimme die Länge eines Tangentenabschnitts von P zum Kreis.
Ein Kreis hat den Radius 12. Der Punkt P ist 20 vom Mittelpunkt entfernt. Bestimme die Länge eines Tangentenabschnitts von P zum Kreis.
Merkkarte
Tangenten
Tangente ⊥ Radius; Tangentenabschnitte von einem Punkt sind gleich lang.
Achtung: ein rechtwinkliges Dreieck, keine Subtraktion.
7. Satz des Thales
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[AB] ist ein Durchmesser eines Kreises, und C liegt auf dem Kreis. Wie groß ist der Winkel bei C im Dreieck ABC?
Nicht maßstabsgetreu
90°
C auf dem Kreis: Der Winkel bleibt immer 90°." data-option="2">Das hängt von der Lage von C ab
Die Grundidee
Der Mittelpunkt zerlegt das Dreieck in zwei gleichschenklige Dreiecke.
Satz des Thales: Liegt C auf dem Kreis mit dem Durchmesser [AB] (und ist von A und B verschieden), so ist ∠ACB=90°.
Kehrsatz: Hat das Dreieck ABC bei C einen rechten Winkel, so liegt C auf dem Kreis mit dem Durchmesser [AB] (dem Thaleskreis). Der Mittelpunkt des Kreises ist der Mittelpunkt von [AB]. Tangente: Sie steht im Berührpunkt senkrecht auf dem Radius.
Beispiel
[AB] ist Durchmesser, C auf dem Kreis, ∠CAB=35°. Berechne ∠CBA.
∠ACB=90°
Satz des Thales.
∠CBA=180°−90°−35°
Winkelsumme.
∠CBA=55°
Ergebnis.
Du bist dran
Jetzt du: [AB] ist Durchmesser, C auf dem Kreis, ∠CBA=62°. Wie groß ist ∠CAB in Grad?
180−90−62
180 − 90 − 62.
28
Ergebnis.
Üben ★
[AB] ist ein Durchmesser, C liegt auf dem Kreis, und ∠CAB=28°. Berechne ∠CBA in Grad.
[AB] ist ein Durchmesser, C liegt auf dem Kreis, und ∠CAB=38°. Berechne ∠CBA in Grad.
Ein rechtwinkliges Dreieck hat die Hypotenuse 2 cm. Wie groß ist der Radius seines Thaleskreises in cm?
Vorsicht!
Üben ★★
Das Dreieck ABC hat bei C einen rechten Winkel. Wo liegt C?
Auf dem Kreis mit dem Durchmesser [AB]
Auf der Mittelsenkrechten von [AB]
Innerhalb des Kreises mit dem Durchmesser [AB]
Abschlussaufgabe. [AB] ist ein Durchmesser mit dem Mittelpunkt M, C liegt auf dem Kreis, und ∠CAB=31°.
Abschlusscheck
Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?
[AB] ist ein Durchmesser, C liegt auf dem Kreis, und ∠CAB=28°. Berechne ∠CBA in Grad.
[AB] ist ein Durchmesser, C liegt auf dem Kreis, und ∠CAB=38°. Berechne ∠CBA in Grad.
[AB] ist ein Durchmesser, C liegt auf dem Kreis, und ∠CAB=39°. Berechne ∠CBA in Grad.
Merkkarte
Satz des Thales
Durchmesser [AB], C auf dem Kreis: ∠ACB=90°.
Kehrsatz: Rechter Winkel bei C: C liegt auf dem Thaleskreis.
Die Hypotenuse ist der Durchmesser.
Achtung: Nur beim Durchmesser, nicht bei jeder Sehne.
Lösungen: Kongruenz und Dreiecke
1. Kongruenz und einander entsprechende Teile
A
3
9
B
TU
C
97
96
D
3
9
4
2. Kongruenzsätze für Dreiecke
A
SWS
B
Nicht unbedingt: Sie haben dieselbe Form, aber vielleicht verschiedene Größen
C
Nicht unbedingt: Dieser Fall kann zwei verschiedene Dreiecke ergeben
D
SWS
SWS
SWS
3. Gleichschenklige Dreiecke und Mittelsenkrechten
A
33
71
B
76
C
13
9
D
33
71
251
4. Satz und Kehrsatz
A
Wenn alle Winkel eines Dreiecks gleich groß sind, dann ist es gleichseitig
B
Nein: Auch ein gleichschenkliges Trapez hat gleich lange Diagonalen
C
4
D
Wenn alle Winkel eines Dreiecks gleich groß sind, dann ist es gleichseitig