Kongruenz und Kongruenzsätze
Du schneidest zwei dreieckige Stücke aus Pappe aus und willst wissen, ob sie genau gleich sind. Legst du eins auf das andere, siehst du es sofort. Aber was, wenn die Stücke weit auseinander liegen, zum Beispiel zwei Dachflächen oder zwei Fliesen im Baumarkt? Dann musst du messen.
Ein Dreieck hat sechs Maße: drei Seiten und drei Winkel. Musst du wirklich alle sechs vergleichen? Oder genügen drei? Und welche drei? Das klärst du in dieser Lektion. Außerdem lernst du, wie du mit gleichen Dreiecken beweist, dass Strecken oder Winkel gleich groß sind.
Kongruente Figuren
Zwei Figuren heißen kongruent (deckungsgleich), wenn du die eine durch Verschieben, Drehen und Spiegeln genau auf die andere legen kannst. Du schreibst . Bei diesen Abbildungen bleiben alle Längen und Winkel gleich. Kongruente Figuren sind also gleich groß und gleich geformt.
Beim Aufeinanderlegen kommen bestimmte Ecken, Seiten und Winkel zur Deckung. Sie heißen entsprechend. Du schreibst die Ecken in der Reihenfolge, in der sie sich entsprechen. Die Schreibweise unten bedeutet: liegt auf , auf und auf . Dann entsprechen sich die Seiten und sowie die Winkel bei und bei .
Eigenschaften kongruenter Vielecke
Sind zwei Vielecke kongruent, dann gilt:
- Entsprechende Seiten sind gleich lang.
- Entsprechende Winkel sind gleich groß.
- Entsprechende Diagonalen sind gleich lang.
- Umfang und Flächeninhalt sind gleich.
Das gilt für Dreiecke, Vierecke und alle anderen Vielecke. Umgekehrt sind zwei Vielecke kongruent, wenn alle entsprechenden Seiten und Winkel übereinstimmen. Ein Viereck wird aber nicht schon durch seine vier Seiten festgelegt: Ein Quadrat und eine Raute mit Winkeln und können beide die Seitenlänge 4 cm haben und sind nicht kongruent. Bei Dreiecken ist das anders. Dort genügen drei passende Angaben.
Eigenschaften nutzen
Eigenschaften nutzen
Das Viereck hat die Seiten cm, cm, cm, cm und den Winkel . Es gilt in dieser Reihenfolge. Wie lang ist , wie groß ist der Winkel bei und wie groß ist der Umfang von ?
Die Ecken entsprechen sich so: und , und , und , und . Also entspricht der Seite , und es ist cm. Der Winkel bei entspricht dem Winkel bei und misst . Der Umfang ist so groß wie der von : cm.
Kongruenzsätze für Dreiecke
Zwei Dreiecke sind kongruent, wenn sie in einer dieser vier Angaben übereinstimmen. steht für Seite und für Winkel:
| Satz | Die Dreiecke stimmen überein in ... |
|---|---|
| SSS | allen drei Seiten |
| SWS | zwei Seiten und dem Winkel, den diese Seiten einschließen |
| WSW | einer Seite und den beiden Winkeln, die an dieser Seite anliegen |
| SsW | zwei Seiten und dem Winkel, der der längeren der beiden Seiten gegenüberliegt |
Beim SsW steht das große für die längere, das kleine für die kürzere Seite. Warum es genau diese Sätze gibt, siehst du in der nächsten Lektion: Wenn du ein Dreieck mit solchen Angaben zeichnest, kommt bis auf Verschieben, Drehen und Spiegeln immer dasselbe Dreieck heraus.
Kennst du eine Seite und zwei beliebige Winkel, rechnest du den dritten Winkel mit der Winkelsumme aus. Dann liegt WSW vor. Man nennt das auch WWS.
Den passenden Kongruenzsatz finden
Den passenden Kongruenzsatz finden
Sind die beiden Dreiecke kongruent? Nenne den Kongruenzsatz.
| Teil | Dreieck 1 | Dreieck 2 |
|---|---|---|
| a) | Seiten 4 cm, 5 cm, 6 cm | Seiten 6 cm, 4 cm, 5 cm |
| b) | Seiten 4 cm und 6 cm, dazwischen | Seiten 6 cm und 4 cm, dazwischen |
| c) | Seite 6 cm, daran die Winkel und | Seite 6 cm, daran der Winkel , und der Winkel liegt dieser Seite gegenüber |
| d) | Seiten 5 cm und 7 cm, der Winkel liegt der 7-cm-Seite gegenüber | genau dieselben Angaben |
a) Alle drei Seiten stimmen überein, nur in anderer Reihenfolge genannt: SSS. b) Die Winkel liegen zwischen den beiden Seiten: SWS. c) Im zweiten Dreieck ist der dritte Winkel . Er liegt an der 6-cm-Seite. Damit stimmen die Seite und die beiden anliegenden Winkel überein: WSW. d) Der Winkel liegt der längeren Seite gegenüber: SsW. In allen vier Fällen sind die Dreiecke kongruent.
Begründen mit Kongruenz
Du willst zeigen, dass zwei Strecken oder zwei Winkel gleich groß sind. Dann gehst du so vor:
- Suche zwei Dreiecke, in denen diese Teile einander entsprechen.
- Zeige mit drei übereinstimmenden Stücken und einem Kongruenzsatz, dass die Dreiecke kongruent sind. Gib für jedes Stück eine Begründung an.
- Daraus folgt: Alle entsprechenden Seiten und Winkel sind gleich groß, auch die, die du zeigen wolltest.
Der Basiswinkelsatz mit Kongruenz
Der Basiswinkelsatz mit Kongruenz
Im Dreieck gilt . Der Punkt ist die Mitte der Seite . Beweise, dass die Winkel bei und bei gleich groß sind.
Die Strecke zerlegt das Dreieck in und . Diese beiden Dreiecke vergleichst du:
| Stück | Begründung |
|---|---|
| Voraussetzung | |
| ist die Mitte von | |
| gemeinsame Seite |
Alle drei Seiten stimmen überein. Nach SSS gilt . Dabei entspricht der Ecke . Die Winkel bei und bei entsprechen sich also und sind gleich groß: .
Drei gleiche Winkel genügen
Drei gleiche Winkel genügen
Jemand sagt: „Beide Dreiecke haben die Winkel , und . Also sind sie kongruent.“
Drei gleiche Winkel legen nur die Form fest, nicht die Größe. Ein Dreieck und seine Kopie in doppelter Größe haben dieselben Winkel, aber nicht dieselben Seiten. Es gibt keinen Kongruenzsatz „WWW“. Du brauchst mindestens eine Seite.
Der Winkel liegt an der falschen Stelle
Der Winkel liegt an der falschen Stelle
Jemand sagt: „Beide Dreiecke haben die Seiten 5 cm und 7 cm und einen Winkel von . Das ist SWS, also sind sie kongruent.“
Bei SWS muss der Winkel zwischen den beiden Seiten liegen. Liegt er irgendwo anders, ist SWS nicht erfüllt. Bei SsW muss er der längeren Seite gegenüberliegen. Liegt er der kürzeren Seite gegenüber, kann es zwei verschiedene Dreiecke geben. Prüfe immer, wo der Winkel liegt.
Gleicher Flächeninhalt heißt kongruent
Gleicher Flächeninhalt heißt kongruent
Jemand sagt: „Ein Rechteck mit 6 cm mal 2 cm und eines mit 4 cm mal 3 cm haben beide 12 cm². Also sind sie kongruent.“
Kongruente Figuren haben denselben Flächeninhalt, aber nicht umgekehrt. Die Rechtecke haben verschieden lange Seiten und verschiedene Umfänge ( cm und cm). Sie lassen sich nicht aufeinanderlegen.
Zusammenfassung
Kongruent heißt deckungsgleich: Die Figuren lassen sich durch Verschieben, Drehen und Spiegeln aufeinanderlegen. Du schreibst .
Entsprechende Seiten, Winkel und Diagonalen kongruenter Vielecke sind gleich. Auch Umfang und Flächeninhalt sind gleich.
Dreiecke sind kongruent bei SSS, SWS, WSW oder SsW. Bei SWS liegt der Winkel zwischen den Seiten, bei SsW der längeren Seite gegenüber.
Drei gleiche Winkel (WWW) reichen nicht. Auch gleicher Flächeninhalt oder gleicher Umfang reichen nicht.
Mit Kongruenz begründest du, dass Strecken oder Winkel gleich groß sind: Zeige zwei kongruente Dreiecke, dann sind alle entsprechenden Teile gleich.
Übungen
In welcher Angabe müssen zwei Dreiecke übereinstimmen, damit sie sicher kongruent sind?
Es gilt . Im Dreieck sind und . Wie groß ist der Winkel bei in Grad?
Es gilt in dieser Reihenfolge. Die Seiten von sind cm, cm, cm und cm. Wie lang ist in Zentimetern?
Welches Paar von Figuren ist auf jeden Fall kongruent?
Zwei Sechsecke sind kongruent. Im ersten ergeben fünf Winkel zusammen . Wie groß ist der Winkel im zweiten Sechseck, der dem sechsten Winkel des ersten entspricht, in Grad?
Im Drachenviereck gilt und . Begründe mit Kongruenz, dass die Winkel bei und bei gleich groß sind.