Lektion 6.5

Dreiecke: Arten und Eigenschaften

15 min Lesezeit

Du hast drei Stäbe, zum Beispiel Strohhalme, mit den Längen 3 cm, 4 cm und 5 cm. Du legst sie zu einem Dreieck zusammen. Das klappt. Jetzt nimmst du Stäbe mit 2 cm, 3 cm und 7 cm. Die beiden kurzen Stäbe sind zusammen zu kurz, um die Lücke zu schließen. Es entsteht kein Dreieck.

Dreiecke sind überall: im Dachgiebel, im Verkehrsschild „Vorfahrt gewähren“ und im Fahrradrahmen. Manche sehen gleichmäßig aus, andere schief. In dieser Lektion lernst du, wie man Dreiecke ordnet, welche Regeln für ihre Seiten und Winkel gelten und wann drei Längen überhaupt ein Dreieck ergeben.

Definition

Ecken, Seiten und Winkel im Dreieck

Ein Dreieck hat drei Ecken, drei Seiten und drei Winkel. Die Ecken heißen AA, BB und CC. Du beschriftest sie entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Seiten haben kleine Buchstaben. Dabei liegt jede Seite der gleichnamigen Ecke gegenüber: Die Seite aa liegt gegenüber von AA, die Seite bb gegenüber von BB und die Seite cc gegenüber von CC. Die Winkel α\alpha, β\beta und γ\gamma liegen bei AA, BB und CC. Die drei Winkel ergeben zusammen 180∘180^\circ.

a=BC‾b=CA‾c=AB‾a = \overline{BC} \qquad b = \overline{CA} \qquad c = \overline{AB}
Definition

Dreiecksarten nach den Seiten

Du kannst Dreiecke danach ordnen, wie lang ihre Seiten sind:

NameSeitenBesonderheit
gleichseitigalle drei Seiten gleich langalle drei Winkel sind 60∘60^\circ
gleichschenkligmindestens zwei Seiten gleich langdie zwei Winkel gegenüber den gleich langen Seiten sind gleich groß
ungleichseitigalle drei Seiten verschieden langalle drei Winkel sind verschieden

Bei einem gleichschenkligen Dreieck heißen die gleich langen Seiten Schenkel, die dritte Seite heißt Basis. Die Ecke, in der sich die Schenkel treffen, ist die Spitze. Die beiden Winkel an der Basis heißen Basiswinkel und sind gleich groß. Ein gleichseitiges Dreieck ist auch gleichschenklig, denn mindestens zwei Seiten sind gleich lang.

Definition

Dreiecksarten nach den Winkeln

Du kannst Dreiecke auch nach ihren Winkeln ordnen:

  • spitzwinkelig: alle drei Winkel sind kleiner als 90∘90^\circ.
  • rechtwinklig: ein Winkel ist genau 90∘90^\circ.
  • stumpfwinkelig: ein Winkel ist größer als 90∘90^\circ.

Ein Dreieck hat höchstens einen rechten oder stumpfen Winkel. Zwei Winkel von mindestens 90∘90^\circ ergäben schon 180∘180^\circ. Für den dritten Winkel bliebe nichts mehr übrig.

Beide Einteilungen kannst du mischen. Ein Dreieck mit den Winkeln 90∘90^\circ, 45∘45^\circ und 45∘45^\circ ist rechtwinklig und gleichschenklig. Ein gleichseitiges Dreieck ist immer spitzwinkelig, denn alle Winkel sind 60∘60^\circ.

Beispiel

Dreiecke benennen

Wie heißen diese Dreiecke?

  • a) Seiten 6 cm, 6 cm, 6 cm
  • b) Seiten 5 cm, 5 cm, 8 cm
  • c) Seiten 3 cm, 4 cm, 5 cm
  • d) Winkel 90∘90^\circ, 45∘45^\circ, 45∘45^\circ

a) Alle Seiten sind gleich lang: gleichseitig (und damit auch gleichschenklig). Alle Winkel sind 60∘60^\circ.

b) Zwei Seiten sind gleich lang, die dritte nicht: gleichschenklig. Die Basis ist 8 cm lang.

c) Alle Seiten sind verschieden lang: ungleichseitig. Das Dreieck hat einen rechten Winkel zwischen den Seiten 3 cm und 4 cm. Du kannst das mit dem Geodreieck prüfen.

d) Ein Winkel ist 90∘90^\circ: rechtwinklig. Zwei Winkel sind gleich groß, also sind auch die gegenüberliegenden Seiten gleich lang: gleichschenklig.

Beispiel

Winkel berechnen

Ein gleichschenkliges Dreieck hat an der Spitze den Winkel 40∘40^\circ. Wie groß sind die Basiswinkel?

(180∘−40∘):2=140∘:2=70∘(180^\circ - 40^\circ) : 2 = 140^\circ : 2 = 70^\circ

Alle drei Winkel ergeben zusammen 180∘180^\circ. Ziehst du den Winkel an der Spitze ab, bleiben 140∘140^\circ für die beiden Basiswinkel. Sie sind gleich groß, also teilst du durch 2. Jeder Basiswinkel misst 70∘70^\circ. Probe: 40∘+70∘+70∘=180∘40^\circ + 70^\circ + 70^\circ = 180^\circ.

Definition

Seiten-Winkel-Beziehung

Denke an eine Schere. Öffnest du sie weiter, werden der Winkel und der Abstand der Klingenspitzen größer. Im Dreieck gilt das auch: Der längeren Seite liegt der größere Winkel gegenüber.

Das bedeutet: Der längsten Seite liegt der größte Winkel gegenüber. Der kürzesten Seite liegt der kleinste Winkel gegenüber. Gleich lange Seiten haben gleich große Winkel gegenüber. Wichtig ist das Wort „gegenüber“. Der Winkel liegt nicht neben der Seite.

Beispiel

Größten und kleinsten Winkel finden

Ein Dreieck hat die Seiten a=5 cma = 5\,\text{cm}, b=7 cmb = 7\,\text{cm} und c=4 cmc = 4\,\text{cm}. Welcher Winkel ist der größte und welcher der kleinste?

Die längste Seite ist b=7 cmb = 7\,\text{cm}. Gegenüber von bb liegt der Winkel β\beta. Er ist der größte. Die kürzeste Seite ist c=4 cmc = 4\,\text{cm}. Gegenüber von cc liegt der Winkel γ\gamma. Er ist der kleinste. Der Winkel α\alpha liegt dazwischen.

Definition

Dreiecksungleichung

Zurück zu den Stäben. Du gehst zur Schule. Der direkte Weg ist kürzer als ein Umweg über den Bäcker. Im Dreieck ist es genauso: Der direkte Weg von AA nach BB ist die Seite cc. Der Umweg über CC ist b+ab + a. Deshalb gilt: Jede Seite ist kürzer als die beiden anderen Seiten zusammen.

Du musst nicht alle drei Ungleichungen prüfen. Es reicht zu schauen, ob die beiden kürzeren Seiten zusammen länger sind als die längste Seite. Sind sie genau gleich lang, liegen die Stäbe flach aufeinander. Dann gibt es kein Dreieck.

a+b>cb+c>aa+c>ba + b > c \qquad b + c > a \qquad a + c > b
Beispiel

Gibt es das Dreieck?

Prüfe, ob es ein Dreieck mit diesen Seitenlängen gibt: a) 3 cm, 4 cm, 5 cm. b) 2 cm, 3 cm, 7 cm. c) 4 cm, 4 cm, 8 cm. d) 6 cm, 7 cm, 12 cm.

SeitenZwei kürzere zusammenLängste SeiteDreieck?
3, 4, 53+4=73 + 4 = 75ja, denn 7>57 > 5
2, 3, 72+3=52 + 3 = 57nein, denn 5<75 < 7
4, 4, 84+4=84 + 4 = 88nein, denn 8=88 = 8
6, 7, 126+7=136 + 7 = 1312ja, denn 13>1213 > 12
Häufige Fehler

Gleichseitig und gleichschenklig

Jemand sagt: „Gleichschenklig heißt, genau zwei Seiten sind gleich lang. Ein gleichseitiges Dreieck ist also nicht gleichschenklig.“

Richtig ist

Hier gilt: gleichschenklig heißt mindestens zwei Seiten gleich lang. Ein gleichseitiges Dreieck ist deshalb ein Sonderfall des gleichschenkligen Dreiecks. Es hat auch alle Eigenschaften davon, zum Beispiel gleich große Basiswinkel.

Häufige Fehler

Die längste Seite liegt neben dem größten Winkel

Jemand sagt: „Der größte Winkel ist der, an dem die längste Seite anliegt.“

Richtig ist

An jeder Seite liegen zwei Ecken, und die Seite liegt immer einer dritten Ecke gegenüber. Der größte Winkel liegt der längsten Seite gegenüber. Bei b=7 cmb = 7\,\text{cm} als längster Seite ist das der Winkel β\beta.

Häufige Fehler

Nur eine Summe prüfen

Jemand prüft Stäbe von 2 cm, 3 cm und 7 cm so: „Es ist 2+7=92 + 7 = 9, und das ist größer als 3. Also gibt es ein Dreieck.“

Richtig ist

Du musst die beiden kürzeren Seiten gegen die längste prüfen. Es ist 2+3=52 + 3 = 5, und das ist kleiner als 7. Die Stäbe reichen nicht, es gibt kein Dreieck. Die Summe mit der längsten Seite ist immer größer als die dritte Seite. Sie sagt also nichts aus.

Zusammenfassung

  • Im Dreieck liegt jede Seite der gleichnamigen Ecke gegenüber. Die drei Winkel ergeben zusammen 180∘180^\circ.

  • Nach den Seiten: gleichseitig (alle gleich, alle Winkel 60∘60^\circ), gleichschenklig (mindestens zwei gleich, Basiswinkel gleich) und ungleichseitig.

  • Nach den Winkeln: spitzwinkelig (alle unter 90∘90^\circ), rechtwinklig (ein Winkel 90∘90^\circ) und stumpfwinkelig (ein Winkel über 90∘90^\circ). Es gibt höchstens einen rechten oder stumpfen Winkel.

  • Der längeren Seite liegt der größere Winkel gegenüber. Gleich lange Seiten haben gleich große Winkel gegenüber.

  • Dreiecksungleichung: Die beiden kürzeren Seiten müssen zusammen länger sein als die längste Seite. Sonst gibt es kein Dreieck.

Übungen

Aufgabe 1Multiple Choice

Welche Aussage über Dreiecke stimmt?

Aufgabe 2Numerisch

Ein gleichschenkliges Dreieck hat an der Spitze einen Winkel von 80∘80^\circ. Wie groß ist jeder Basiswinkel in Grad?

Aufgabe 3Multiple Choice

Aus welchen drei Stäben kannst du ein Dreieck legen?

Aufgabe 4Numerisch

Zwei Seiten eines Dreiecks sind 5 cm und 8 cm lang. Die dritte Seite soll eine ganze Zahl in Zentimetern sein. Wie lang darf sie höchstens sein?

Aufgabe 5Multiple Choice

Ein Dreieck hat die Seiten a=5 cma = 5\,\text{cm}, b=7 cmb = 7\,\text{cm} und c=9 cmc = 9\,\text{cm}. Welcher Winkel ist der kleinste?

Aufgabe 6Freitext

Warum kann ein Dreieck nicht zwei stumpfe Winkel haben?