Geben Sie von den acht Größen des rechtwinkligen Dreiecks (drei Seiten, zwei Winkel, Höhe auf die Hypotenuse, Fläche und Umfang) genau die zwei bekannten ein. Mit dem Satz des Pythagoras und den Winkelfunktionen wird alles andere samt Rechenweg berechnet.
Inhaltsverzeichnis
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Das können Sie auf dieser Seite
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Wofür braucht man diese Berechnung?
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Anleitung
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Formeln und Abbildungen
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Symbole und Begriffe
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Das sollten Sie vorher wissen
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So berechnen Sie es in Excel
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So berechnen Sie es in Google Tabellen
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So berechnen Sie es in Python
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So schreiben Sie die Formel in LaTeX und anderen Formelsprachen (zum Kopieren)
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So lassen Sie ChatGPT rechnen
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Die Vorteile von DataChef
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Verwandte Funktionen
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Alle Rechner von NumberChef
Das können Sie auf dieser Seite
- Von den acht Größen eines rechtwinkligen Dreiecks (die drei Seiten \(a\), \(b\), \(c\), die beiden Winkel \(\alpha\), \(\beta\), die Höhe \(h\) auf die Hypotenuse, der Flächeninhalt \(S\) und der Umfang \(L\)) geben Sie zwei bekannte ein – alle anderen erscheinen sofort
- Jede Kombination funktioniert, etwa „Seiten aus Hypotenuse und Winkel“, „Seite aus Fläche und einer Seite“ oder „drei Seiten aus dem Umfang und einem weiteren Wert“ (nur zwei Winkel allein reichen nicht)
- Winkel erscheinen in Grad (°) und im Bogenmaß. Der Rechenweg zeigt, mit welchen Formeln gerechnet wurde
- Dazu: verständliche Erklärung zum Satz des Pythagoras und zu den Winkelfunktionen (sin, cos, tan) sowie Formeln zum Kopieren für Excel, Google Tabellen und Python
Wofür braucht man diese Berechnung?
In Deutschland wird die Dachneigung meist in Grad angegeben, zum Beispiel 35°. Dach und Dachboden bilden ein rechtwinkliges Dreieck: Bei 4 m waagerechter Länge ist der Sparren als Hypotenuse \(4 : \cos 35^\circ \approx 4{,}88\) m lang – deutlich länger als die waagerechte Strecke –, und der First liegt \(4 \times \tan 35^\circ \approx 2{,}80\) m höher.
Ob Sparren, Dachlatten oder Dachfenster: Zimmerei und Dachdeckerhandwerk kommen seit jeher nicht ohne die Berechnung rechtwinkliger Dreiecke aus.
Was zu hoch zum direkten Messen ist, misst man über den Höhenwinkel aus der Entfernung. Stehen Sie 10 m vor einem Baum und sehen die Spitze unter 40°, liegt sie \(10 \times \tan 40^\circ \approx 8{,}4\) m über Augenhöhe. Mit 1,5 m Augenhöhe ist der Baum also etwa 9,9 m hoch.
Die Vermessung mit dem Theodolit (einem Gerät, das Winkel genau misst) und die Baumhöhenmessung im Forst sind genau diese Rechnung: aus einer Seite und einem Winkel die übrigen Seiten bestimmen.
Eine Leiter ist zu steil ebenso gefährlich wie zu flach. Die Berufsgenossenschaften empfehlen für Anlegeleitern einen Anstellwinkel von 65° bis 75° (Ellenbogenprobe). Eine 6 m lange Leiter mit 70° steht \(6 \times \cos 70^\circ \approx 2{,}05\) m von der Wand entfernt und reicht \(6 \times \sin 70^\circ \approx 5{,}64\) m hoch.
„Wie hoch reicht diese Leiter?“ und „Wie weit muss der Fuß von der Wand weg?“ sind Rechnungen mit Winkelfunktionen, wie sie auf Baustellen täglich vorkommen.
Die „10 %“ auf den Schildern für Steigung und Gefälle bedeuten: auf 100 m waagerechter Strecke 10 m Höhenunterschied – das ist genau der Tangenswert. Als Winkel sind das \(\tan^{-1} 0{,}1 \approx 5{,}7^\circ\). Das klingt flacher, als es sich anfühlt, ist für Autos und Fahrräder aber schon ein kräftiger Anstieg.
Wer den Zusammenhang zwischen Prozent und Winkel kennt, kann aus den Höhenangaben einer Karten-App die Steilheit abschätzen oder Bahnsteigungen in Promille (‰) einordnen.
Nach DIN 18040 dürfen Rampen für Rollstühle höchstens 6 % Längsneigung haben; nach spätestens 6 m Rampenlänge ist ein Zwischenpodest nötig. Für 30 cm Höhenunterschied braucht die Rampe bei 6 % also \(30 : 0{,}06 = 500\) cm waagerechte Länge. Die Rampenfläche selbst ist die Hypotenuse mit \(\sqrt{500^2 + 30^2} \approx 500{,}9\) cm, der Neigungswinkel beträgt etwa 3,4°.
„Reicht der Platz?“ und „Ist eine fertige Rampe lang genug?“ prüfen Sie mit der Berechnung des rechtwinkligen Dreiecks sofort vor Ort.
Formeln und Abbildungen
Symbole und Begriffe
Symbole
| \(a\) | a | Eine der beiden Seiten am rechten Winkel (Kathete). Sie liegt dem Winkel \(\alpha\) gegenüber. |
| \(b\) | b | Die andere Seite am rechten Winkel (Kathete). Sie liegt dem Winkel \(\beta\) gegenüber. |
| \(c\) | c | Die Hypotenuse, die längste Seite im rechtwinkligen Dreieck, gegenüber dem rechten Winkel. |
| \(\alpha\) | Alpha | Der Winkel gegenüber der Seite \(a\). Ein griechischer Buchstabe, mit dem man oft Winkel bezeichnet. |
| \(\beta\) | Beta | Der Winkel gegenüber der Seite \(b\). Es gilt \(\alpha + \beta = 90^\circ\). |
| \(h\) | h | Die Höhe mit der Hypotenuse als Grundseite: die Länge des Lots vom Scheitel des rechten Winkels auf die Hypotenuse. \(h = a \times b \div c\). In Schulbüchern oft \(h_c\). |
| \(S\) | S | Der Flächeninhalt, \(S = a \times b \div 2\). (In deutschen Schulbüchern meist \(A\).) |
| \(L\) | L | Der Umfang (Summe der drei Seiten), \(L = a + b + c\). (In deutschen Schulbüchern meist \(u\).) |
| \(\sin\alpha\) | Sinus Alpha | Gegenkathete : Hypotenuse, also \(\sin\alpha = a : c\) (Beispiel \(\sin 30^\circ = 0{,}5\)). |
| \(\cos\alpha\) | Kosinus Alpha | Ankathete : Hypotenuse, also \(\cos\alpha = b : c\) (Beispiel \(\cos 60^\circ = 0{,}5\)). |
| \(\tan\alpha\) | Tangens Alpha | Gegenkathete : Ankathete, also \(\tan\alpha = a : b\) (Beispiel \(\tan 45^\circ = 1\)). |
| \(\tan^{-1}\) | Arkustangens (tan hoch minus 1) | Rechnet aus einem Tangenswert den Winkel zurück. Auf dem Taschenrechner ist es die Taste tan⁻¹. Die „hoch minus 1“ bedeutet hier die Umkehrfunktion, nicht den Kehrwert. |
Begriffe
| rechtwinkliges Dreieck | Ein Dreieck mit einem Winkel von genau 90° (rechter Winkel). Die beiden anderen Winkel sind immer spitz (kleiner als 90°) und ergeben zusammen 90°. |
| Hypotenuse | Die Seite gegenüber dem rechten Winkel. Sie ist immer die längste der drei Seiten eines rechtwinkligen Dreiecks. |
| Satz des Pythagoras | Die Beziehung \(a^2 + b^2 = c^2\) zwischen den drei Seiten eines rechtwinkligen Dreiecks. Er steht meist in Klasse 8–9 (13–15 Jahre) auf dem Lehrplan. Kennt man zwei Seiten, lässt sich die dritte berechnen. |
| Winkelfunktion | Ein Verhältnis zweier Seiten im rechtwinkligen Dreieck (Sinus, Kosinus oder Tangens). Der Winkel bestimmt das Verhältnis, deshalb lassen sich aus einem Winkel und einer Seite die übrigen Seiten berechnen. Meist Thema in Klasse 9–10 (14–16 Jahre). |
| Bogenmaß | Eine andere Angabe für Winkel (Einheit Radiant, rad). Der Mittelpunktswinkel, dessen Bogen so lang ist wie der Radius, ist 1 rad, und \(180^\circ = \pi\) rad. Von Grad rechnet man mit „Grad · π : 180“ um. |
| pythagoreisches Tripel | Drei natürliche Zahlen, die die Seiten eines rechtwinkligen Dreiecks sein können. Bekannt sind (3 | 4 | 5), (5 | 12 | 13) und (8 | 15 | 17). |
| gleichschenklig-rechtwinkliges Dreieck | Ein rechtwinkliges Dreieck mit zwei gleich langen Katheten. Beide spitzen Winkel sind 45°, das Seitenverhältnis ist \(1 : 1 : \sqrt{2}\). Das Geodreieck hat diese Form. |
Das sollten Sie vorher wissen
Damit Sie die Berechnung auf dieser Seite nicht nur ausführen, sondern auch verstehen, hilft Ihnen dieses Vorwissen.
| Flächeninhalt von Dreiecken (Klasse 6–7, 11–13 Jahre) |
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| Winkelsumme im Dreieck (Klasse 7, 12–13 Jahre) |
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| Satz des Pythagoras und Quadratwurzeln (Klasse 8–9, 13–15 Jahre) |
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| Sinus, Kosinus und Tangens im rechtwinkligen Dreieck (Klasse 9–10, 14–16 Jahre) |
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So berechnen Sie es in Excel
| Hypotenuse c | 10 |
| Winkel α (Grad) | 30 |
| Seite a | =B1*SIN(BOGENMASS(B2)) |
| Seite b | =B1*COS(BOGENMASS(B2)) |
| Seite a | 3 |
| Seite b | 4 |
| Winkel α (Grad) | =GRAD(ARCTAN(B1/B2)) |
| Winkel β (Grad) | =90-B3 |
| Seite a | 3 |
| Seite b | 4 |
| Flächeninhalt S | =B1*B2/2 |
| Seite a | 3 |
| Seite b | 4 |
| Hypotenuse c | 5 |
| Höhe h | =B1*B2/B3 |
| Seite a | 3 |
| Seite b | 4 |
| Hypotenuse c | 5 |
| Umfang L | =B1+B2+B3 |
Die Excel-Funktionen SIN und COS erwarten das Bogenmaß; ein Winkel in Grad wird deshalb mit BOGENMASS umgerechnet. Umgekehrt liefert ARCTAN das Bogenmaß, das GRAD wieder in Grad umrechnet.
Die erste Tabelle zeigt für Seite a die 5 und für Seite b etwa 8,66, die zweite für α etwa 36,87 und für β etwa 53,13. Ersetzen Sie einfach die Eingaben in Spalte B durch Ihre eigenen Zahlen.
So berechnen Sie es in Google Tabellen
| Hypotenuse c | 10 |
| Winkel α (Grad) | 30 |
| Seite a | =B1*SIN(BOGENMASS(B2)) |
| Seite b | =B1*COS(BOGENMASS(B2)) |
| Seite a | 3 |
| Seite b | 4 |
| Winkel α (Grad) | =GRAD(ARCTAN(B1/B2)) |
| Winkel β (Grad) | =90-B3 |
| Seite a | 3 |
| Seite b | 4 |
| Flächeninhalt S | =B1*B2/2 |
| Seite a | 3 |
| Seite b | 4 |
| Hypotenuse c | 5 |
| Höhe h | =B1*B2/B3 |
| Seite a | 3 |
| Seite b | 4 |
| Hypotenuse c | 5 |
| Umfang L | =B1+B2+B3 |
So berechnen Sie es in Python
import math
side_a = 3.0 # Kathete a
side_b = 4.0 # Kathete b
side_c = math.sqrt(side_a ** 2 + side_b ** 2) # Hypotenuse (Satz des Pythagoras)
angle_alpha = math.degrees(math.atan(side_a / side_b)) # Winkel α (Grad)
angle_beta = 90 - angle_alpha # Winkel β (Grad)
height = side_a * side_b / side_c # Höhe auf die Hypotenuse
area = side_a * side_b / 2 # Flächeninhalt
perimeter = side_a + side_b + side_c # Umfang
print(f"Hypotenuse c: {side_c}")
print(f"Winkel α: {angle_alpha} Grad = {math.radians(angle_alpha)} rad")
print(f"Winkel β: {angle_beta} Grad = {math.radians(angle_beta)} rad")
print(f"Höhe h: {height}")
print(f"Flächeninhalt S: {area}")
print(f"Umfang L: {perimeter}")
So schreiben Sie die Formel in LaTeX und anderen Formelsprachen (zum Kopieren)
a = c·sin α, b = c·cos α
a = c \sin\alpha, \quad b = c \cos\alpha
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>a</mi><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>⁢</mo><mi>sin</mi><mo>⁡</mo><mi>α</mi>
<mo>,</mo>
<mi>b</mi><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>⁢</mo><mi>cos</mi><mo>⁡</mo><mi>α</mi>
</mrow>
</math>
a = c sin(alpha), b = c cos(alpha)
a == c Sin[α] && b == c Cos[α]
a := c*sin(alpha); b := c*cos(alpha);
a = c*sind(alpha); b = c*cosd(alpha);
a = c sin α, b = c cos α
α = tan⁻¹(a ÷ b), β = 90° − α
\alpha = \tan^{-1}\frac{a}{b}, \quad \beta = 90^\circ - \alpha
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>α</mi><mo>=</mo>
<msup><mi>tan</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup>
<mo>⁡</mo>
<mfrac><mi>a</mi><mi>b</mi></mfrac>
<mo>,</mo>
<mi>β</mi><mo>=</mo><mrow><mn>90</mn><mo>°</mo></mrow><mo>−</mo><mi>α</mi>
</mrow>
</math>
alpha = arctan(a/b), beta = 90 - alpha
α == ArcTan[a/b] && β == Pi/2 - α
alpha := arctan(a/b); beta := Pi/2 - alpha;
alpha = atand(a/b); beta = 90 - alpha;
α = tan^(-1)(a/b), β = 90° - α
S = a × b ÷ 2
S = \frac{1}{2}ab
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>S</mi><mo>=</mo>
<mfrac><mrow><mi>a</mi><mo>⁢</mo><mi>b</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac>
</mrow>
</math>
S = (a b)/2
a b / 2
S := a*b/2;
S = a*b/2;
S = ab/2
h = a × b ÷ c
h = \frac{ab}{c}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>h</mi><mo>=</mo>
<mfrac><mrow><mi>a</mi><mo>⁢</mo><mi>b</mi></mrow><mi>c</mi></mfrac>
</mrow>
</math>
h = (a b)/c
a b / c
h := a*b/c;
h = a*b/c;
h = ab/c
L = a + b + c
L = a + b + c
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>L</mi><mo>=</mo><mi>a</mi><mo>+</mo><mi>b</mi><mo>+</mo><mi>c</mi>
</mrow>
</math>
L = a + b + c
a + b + c
L := a + b + c;
L = a + b + c;
L = a + b + c
So lassen Sie ChatGPT rechnen
Sie sind ein Rechenassistent für Mathematik. Führen Sie die folgende Berechnung aus, indem Sie tatsächlich Python-Code ausführen, und stützen Sie Ihre Antwort nur auf die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis (antworten Sie nicht durch Kopfrechnen oder Schätzen). In einem rechtwinkligen Dreieck ist die Kathete a = 3 und die Hypotenuse c = 5. Berechnen Sie: 1. die andere Kathete b (Satz des Pythagoras) 2. die Winkel α und β (in Grad und im Bogenmaß) 3. die Höhe h auf die Hypotenuse 4. den Flächeninhalt S und den Umfang L Zeigen Sie die verwendeten Formeln und die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis.
Anleitung
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1Werte eingebenTragen Sie die Zahlen, mit denen Sie rechnen möchten, in die Eingabefelder ein
-
2BerechnenKlicken Sie auf die Schaltfläche „Berechnen“
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3Ergebnis ansehenDas Ergebnis erscheint sofort. Auf derselben Seite finden Sie auch den Rechenweg und die Erklärung der Formel
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