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Elementare Geometrie Vorlesung 9 Markus Rost 6.5.2019

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Elementare Geometrie Vorlesung 9

Markus Rost

6.5.2019

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Rechtwinkliges Dreieck I

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Rechtwinkliges Dreieck II

Notationen (Winkel in A: ∠CAB =∠BAC =∢CAB):

α =∠CABβ =∠ABCγ =∠BCA = 90○

Wegen der Winkelsumme im Dreieck gilt

α + β = 90○

Die dem rechten Winkel gegenuberliegende Seite heißtHypotenuse. Die anderen beiden Seiten heißen Katheten.

a = BC (Gegenkathete zu α)

b = AC (Ankathete zu α)

c = AB (Hypotenuse)

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Rechtwinkliges Dreieck III

Satz

Im rechtwinkligen Dreieck ist der Umkreismittelpunkt derMittelpunkt der Hypotenuse:

∠BCA = 90○ Ô⇒ U = C ′

Beweis.

Wir betrachten die Mittelsenkrechte ma und den Schnittpunkt Mvon ma mit der Hypotenuse.

Dann giltma ∥ AC

Nach dem 1. Strahlensatz ist M der Mittelpunkt von AB.

Der Schnittpunkt U der Mittelsenkrechten mc der Hypotenuse mitma ist also M .

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Rechtwinkliges Dreieck IV

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Rechtwinkliges Dreieck V

Es sei M der Mittelpunkt einer Strecke AB und K der Kreis mitRadius

∣AM ∣ = ∣BM ∣ = ∣AB∣2

K ist also der Kreis mit Durchmesser AB.

K wird auch “Thaleskreis” von AB genannt.

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Rechtwinkliges Dreieck VI

Der Umkreis im rechtwinkligen Dreieck ist also der Thaleskreis derHypotenuse.

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Satz des Thales I

Satz (Satz des Thales)

Alle Winkel am Halbkreisbogen sind rechte Winkel.

Oder: Im Kreis mit Durchmesser AB (dem Thaleskreis von AB)sind alle Winkel 90○.

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Satz des Thales II

Beweis des Satz des Thales:

Es sei K der Halbkreis mit Durchmesser AB und Mittelpunkt M .

Nun sei P ein beliebiger Punkt auf K.

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Satz des Thales III

Wir betrachten die Winkel in P

α =∠MPA

β =∠MPB

γ = α + β =∠APB

und in A bzw. B

α′ =∠MAP

β′ =∠MBP

Zu zeigen istγ = 90○

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Satz des Thales IV

Wegen

∣MA∣ = ∣MP ∣ = ∣MB∣ (= Radius von K)

liegen zwei gleichschenklige Dreiecke vor. Deren Basiswinkel sindgleich:

α = α′β = β′

Wegen der Winkelsumme im Dreieck gilt

α′ + γ + β′ = 180○

Zusammen mitα′ + β′ = α + β = γ

folgt2γ = 180○

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Satz des Thales V

Satz (Umkehrung Satz des Thales)

Errichtet man uber einer Strecke AB ein rechtwinkliges Dreieckmit Ecke P , so liegt der neue Punkt P auf dem Kreis mitDurchmesser AB.

Beweis.

Dies ist eine Umformulierung des ersten Satzes: Der Mittelpunktdes Umkreises von ABP ist der Mittelpunkt der Strecke AB.

Satz von Thales (beide Richtungen):

Ist M der Mittelpunkt von AB, so gilt fur jeden Punkt P(irgendwo in der Ebene, P ≠ A,B):

∠APB = 90○ ⇐⇒ ∣MP ∣ = ∣MA∣

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Der Feuerbachkreis A-I

Notationen:

ABC ein Dreieck.

H Schnittpunkt der Hohen in ABC.

A′B′C ′ das Mittendreieck.

A′′, B′′, C ′′: die Mittelpunkte der sogennanten “oberenHohenabschnitte” AH, BH, CH.

Erinnerung:

Wir wollen zeigen, daß diese 9 Punkte auf einem Kreis liegen (demFeuerbachkreis).

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Der Feuerbachkreis A-II

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Der Feuerbachkreis A-IIa

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Der Feuerbachkreis A-III

Parallelitat im Mittendreieck von ABC bzw. ABH zeigt:

A′B′ ∥ AB ∥ A′′B′′

Parallelitat im Mittendreieck von ACH bzw. BCH zeigt:

A′′B′ ∥HC ∥ B′′A′

Also ist B′A′B′′A′′ ein Rechteck.

Aus dem gleichen Grund ist C ′′B′′C ′B′ ein Rechteck.

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Der Feuerbachkreis A-IV

Die beiden Rechtecke haben die gemeinsame Diagonale B′B′′.

Der Thaleskreis F zu B′B′′ enthalt also alle 6 Punkte

A′,B′,C ′,A′′,B′′,C ′′

der beiden Rechtecke.

Der Kreis F ist insbesondere der Feuerbachkreis (Umkreis desMittendreiecks A′B′C ′).

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Der Feuerbachkreis A-V

In einem Rechteck haben die beiden Diagonalen den gleichenThaleskreis.

Daher ist F auch Thaleskreis von allen 3 Diagonalen

A′A′′,B′B′′,C ′C ′′

der beiden Rechtecke.

Insbesondere ist F der Thaleskreis von C ′C ′′. Wegen

∠C ′FCC′′ = 90○

liegt FC auf F (Umkehrung des Satzes von Thales).

Aus dem gleichen Grund liegen auch FA und FB auf F .

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Der Feuerbachkreis A-VI

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Der Feuerbachkreis A-VII

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Der Feuerbachkreis A-VIa

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Der Feuerbachkreis A-VIIa