Ein rechtwinkliges Dreieck \(ABC\) soll konstruiert werden. Die Hypotenuse \(c\) ist \(8\,\text{cm}\) lang.
a) Beschreibe die Konstruktionsschritte für ein solches Dreieck mit \(\alpha=40^\circ\) unter Verwendung des Satzes des Thales.
b) Erkläre mithilfe der Eigenschaften des Thaleskreises, warum die größtmögliche Höhe \(h_c\) in einem rechtwinkligen Dreieck mit der Hypotenuse \(c=8\,\text{cm}\) genau \(4\,\text{cm}\) beträgt.
c) Ist es möglich, ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse \(c=8\,\text{cm}\) und einem Flächeninhalt von \(20\,\text{cm}^2\) zu zeichnen? Begründe deine Antwort rechnerisch.
Denkanstöße
- Welche Ortslinie beschreibt alle möglichen Punkte \(C\), bei denen der Winkel über \([AB]\) rechtwinklig ist?
- Wie groß kann der senkrechte Abstand eines Punktes auf einem Kreis von einem Durchmesser höchstens werden?
- Welche Größe in der Dreiecksflächenformel wird durch diesen Abstand beschränkt?
Lösung
1. Zeichne \(AB=8\,\text{cm}\), bestimme den Mittelpunkt \(M\) und zeichne den Thaleskreis um \(M\) mit \(r=4\,\text{cm}\). Trage in \(A\) einen Winkel von \(40^\circ\) an. Der zweite Schnittpunkt des freien Schenkels mit dem Thaleskreis neben \(A\) ist \(C\).
2. Jeder mögliche Punkt \(C\) eines rechtwinkligen Dreiecks mit Hypotenuse \([AB]\) liegt auf dem Thaleskreis. Die Höhe \(h_c\) ist der senkrechte Abstand von \(C\) zur Geraden \(AB\). Der größte solche Abstand eines Kreispunktes vom Durchmesser ist der Radius, also \(h_{c,\max}=4\,\text{cm}\).
3. Für den Flächeninhalt gilt \(A=\frac{1}{2}ch_c\). Mit \(c=8\,\text{cm}\) und \(h_{c,\max}=4\,\text{cm}\) ergibt sich \(A_{\max}=\frac{1}{2}\cdot 8\,\text{cm}\cdot 4\,\text{cm}=16\,\text{cm}^2\).
4. Da \(20\,\text{cm}^2>16\,\text{cm}^2\), ist ein solches Dreieck nicht möglich.
Antwort
a) Zeichne \([AB]\), konstruiere seinen Mittelpunkt und den Thaleskreis über \([AB]\), trage in \(A\) den Winkel \(40^\circ\) an und wähle den zweiten Schnittpunkt des Strahls mit dem Thaleskreis als \(C\).
b) Die Höhe kann höchstens dem Radius des Thaleskreises entsprechen; daher ist \(h_{c,\max}=4\,\text{cm}\).
c) Nein. Der maximale Flächeninhalt beträgt \(16\,\text{cm}^2\).