Lösung von Aufgabe 1.4 (WS 16 17)

Aus Geometrie-Wiki

Prüfen Sie, welche der folgenden Mengen identisch sind und welche Teilmengenbeziehungen bestehen.

S1: Menge aller Vierecke mit vier kongruenten Winkeln

S2: Menge aller Vierecke mit gleich langen, einander halbierenden Diagonalen

S3: Menge aller Vierecke mit zwei Paaren paralleler Gegenseiten und einem rechten Winkel

<popup name="Lösung von AlanTu"> S1=S2=S3=Menge aller Rechtecke

Zu S1: Laut des Innenwinkelsatzes für Vierecke beträgt die Summe der Innenwinkel 360∘, somit hat ein Dreieck mit vier gleich großen Winkeln („kongruent“ kenne ich nur für geometrische Figuren, bei Winkeln hört sich das für mich komisch an) vier Winkel mit je 360∘4=90∘, ist also ein Rechteck. Zu S2: Vierecke mit gleich langen sich halbierenden Diagonalen werden von den Diagonalen in vier Dreiecke mit den folgenden Eigenschaften aufgeteilt:

  • Alle vier Dreiecke sind gleichschenklig, da die Diagonalen und somit auch die Diagonalhälften gleich lang sind.
  • Fasst man zwei nebeneinander liegende Dreiecke zu einem großen Dreieck zusammen, ergibt sich die Innenwinkelsumme aus den beiden gleich großen Basiswinkeln α des einen Dreiecks plus den beiden gleich großen Basiswinkeln des anderen Dreiecks β als 2⋅α+2⋅β=180∘⟺α+β=90∘. Da ein Winkel des großen Dreiecks sich aus α und β zusammensetzt, ist das große Dreieck also ein rechtwinkliges Dreieck. Da das für alle Paarungen von nebeneinanderliegenden Dreiecken gilt, sind die vier Innenwinkel des gesamten Vierecks rechtwinklig
  • Das Viereck ist also ein Rechteck

Zu S3: Da das Viereck zwei Paare paralleler Gegenseiten besitzt, ist es also ein Parallelogramm. Im Parallelogramm ergänzen sich benachbarte Winkel immer auf 180∘, also müssen die benachbarten Winkel eines rechten Winkels ebenfalls rechte Winkel sein. Und der vierte Winkel ist dann wieder ein Nachbarwinkel, beträgt also ebenfalls 90∘.

(Diese drei Absätze zeigen nur, dass gilt: Si⊆{x|x ist ein Rechteck} für i∈{1,2,3}. Die Umkehrung gilt zwar ebenso, auf den Beweis der Umkehrung verzichte ich an dieser Stelle aber.) </popup>--AlanTu (Diskussion) 19:47, 24. Okt. 2016 (CEST)

Hallo AlanTu, 
deine Lösung ist richtig. Hier eine kleine Anmerkung noch: Kongruenz meint in diesem Sinne deckungsgleich.
Kannst du durch eine (Verkettung von) Deckabbildungen / Kongruenzabbildungen, wie Drehung, Spiegelung oder Parallelverschiebung die Winkel deckungsgleich bekommen? Stichwort: Kongruenz des Winkelmaß und der Seitenlängen.
Gruß Alex--Tutor: Alex (Diskussion) 19:48, 27. Okt. 2016 (CEST)