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Gegeben ist ein Dreieck ABC mit diesen Bezeichnungen:

blob.png

CD ist Winkelhalbierende von γ.

Und ist γ=70°; a-b=5; v-u=3. Konstruiere das Dreieck. (Mathematikabitur 1899)

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Wie lautet die bearbeitete Version ?

Ein Dreieck ist zu zeichnen, von welchem die Differenz zweier (verschieden langer) Seiten a und b, der von ihnen eingeschlossene Winkel γ und die Differenz der von der Halbierenden dieses Winkels auf der Gegenseite gebildeten Abschnitte u und v gegeben sind.

von der Halbierenden dieses Winkels

Das meinte ich mit "bearbeitet Version"

Schöne Aufgabe! Solche Dinger hätte ich mir in meinem Matheunterricht gewünscht. Alles was man zur Lösung braucht, war hier in der Mathelounge schon mal dran. Und falls bis morgen keiner die Lösung postet, werde ich das machen ;-)

hj2166: In der Originalversion heißt es statt 'von der Halbierenden dieses Winkels' tatsächlich 'von der Halbierungslinie dieses Winkels'

Werner: Dann warte ich bis morgen.

1 Antwort

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Die Winkelhalbierende teilt die gegenüberliegende Seite im Verhältnis der anliegenden Seiten.

Aus u:(u+3) = b:(b+5) folgt nach wenigen Umformungen u:b=3:5.

Wir nehmen uns eine beliebige Streckenlänge x und konstruieren ein Dreieck A'D'C' mit

A'D'=3x, A'C'=5x und Winkel A'C'D'=35° (zwei Lösungen, weil der Winkel der kleineren Seite gegenüberliegt. An A'C' wird erneut ein 35°-Winkel angetragen, dessen freier Schenkel die gerade A'D' im B' schneidet.

Auf der Strecke D'B' wird der Punkt S festgelegt mit A'D' = D'S.

Auf dem Strahl SB' wird der Punkt B mit SB=3 festgelegt.

Eine zentrische Streckung des Dreiecks A'B'C' mit Zentrum S, die B' in B überführt, erzeugt das gewünschte Dreieck ABC.

PS: Es geht ja noch VIEL einfacher:

blob.png

Nicht nur u und b verhalten sich wie 3:5, sondern auch v und a.

Wenn man auf BC die Länge b und auf DB die Länge v abträgt, erhält man die eingezeichneten Punkte P und Q, und die Restlängen QB und PB verhalten sich ebenfalls wie 3:5, denn sie sind 3 und 5.

Damit ist PQ parallel zu CD, und wir bekommen den rot eingezeichneten 35°-Stufenwinkel. Das Dreieck QBP ist damit (in zwei nicht kongruenten Varianten) konstruierbar.

blob.png

Im gleichschenkligen Dreieck APC ergibt sich der rot eingezeichnete 55°-Winkel, und der violett eingezeichnete Winkel hat die Größe von 180°-55°-35°=90°.Die Senkrechte zu PQ durch P schneidet die Gerade BQ in A

Die Gerade PB schneidet die Mittelsenkrechte von AP in C.


Geile Aufgabe!

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Auf der Strecke D'B' wird der Punkt S festgelegt mit A'D' = D'S'

\(S\) oder \(S'\)? oben war \(|A'D'| = 3x\). wählt man \(x=1\) wird \(|D'S'|=3\)

Auf dem Strahl SB' wird der Punkt A mit SA=3 festgelegt.

\(A'\), \(D'\) und \(B'\) liegen auf einer Geraden. Und somit auch \(S\) alias \(S'\). Womit \(A=D'\) wird ....

hier passt was nicht!

Danke, hab es verbessert. S statt S' und B bzw. B' statt A bzw. A'.

Auf der Strecke D'B' wird der Punkt S festgelegt mit A'D' = D'S.

Damit ist \(S\) das Spiegelbild von \(A'\) an \(D'\) - oder nicht!

Auf dem Strahl SB' wird der Punkt B mit SB=3 festgelegt.

\(S\) und \(B'\) liegen immer noch auf \(g_{A'D'}\). Der Strahl \(SB'\) ist somit eine Untermenge von \(g_{A'D'}\). Und mit \(x=1\) (s.o.) wird dann wieder \(B=D'\)

blob.png

.. aber es führt zum richtigen Ergebnis! ;-)

Habe gerade eine schöne Lösung ohne Ähnlichkeitsabbildung gefunden und in der Antwort ergänzt.


Jetzt warte ich nur noch, dass einer mosert, der Geometrie nicht leiden kann.

Hatte heute morgen keine Zeit mehr, meine Lösung aufzuschreiben und inzwischen hat a eine viel bessere veröffentlicht, aber sei's drum :

1898.png  

1. Zeichne konvexen Drachen CFGH mit Seiten 5 und 3 und Winkel 70° bei C.
2. F' ist Spiegelung von F an G
3. Zeichne Strahlen CF, CH, CF' , FG
4. Erhalte Schnittpunkt J, zeichne Kreis mit Radius 3, erhalte Schnittpunkt K.
5. Zeichne Parallelogramm JKLB mit B auf dem Strahl CH.
6. Zeichne Strahl BL und erhalte Schnittpunkt A.

Damit ist PQ parallel zu AD, ???

Damit ist PQ parallel zu AD, ???


Habe mich vertippt und jetzt oben korrigiert:

Damit ist PQ parallel zu CD.

abakus hat die Aufgabe gelöst. Da brauch ich das nicht machen ;-) Zum Nachtisch noch 'ne Skizze:

blob.png

schlägt man um \(C\) einen Kreis mit Radius \(|CA|\), so erhält man mit dem Schnittpunkt \(P\) auf der Seite \(a\) das gleichschenklige Dreieck \(\triangle APC\). Die Winkelhalbierende durch \(C\) ist auch die Höhe in diesem Dreieck. Daraus folgt, dass die Winkelhalbierende durch \(C\) und \(D\) die Mittelparallele des parallelen Geradenpaars durch \(A\) und \(P\) ist (schwarz). Damit steht \(AP\) immer senkrecht auf \(PQ\) und \(D\) ist der Mittelpunkt von \(AQ\).

Folglich gilt auch \(|PB| = a-b\) und \(|QB| = v-u\).

Das Dreieck \(\triangle QBP\) zu konstruieren ist ein Standardproblem. Der Punkt \(A\) ist der Schnittpunkt der Orthogonalen (rot) durch \(P\) mit der Verlängerung der Seite \(BQ\). \(C\) ist der Schnittpunkt des Lotes in \(D\) auf der Mittelsenkrechten von \(PQ\) (nicht eingezeichnet) mit der Geraden durch \(BP\). Oder eben der Schnittpunkt der Mittelsenkrechten von \(AP\) mit derselben Geraden.

Für das Dreieck \(\triangle QBP\) (s.o.) ergeben sich i.A. zwei Lösungen. Wählt man die Lösung, bei der der Winkel \(\angle BQP\) ein spitzer ist, so erhält man am Ende dasselbe Dreieck spiegelverkehrt.

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