Bachelorarbeit, 2022
42 Seiten, Note: 2,1
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Mathematische Grundlagen
2.1 Kreise
2.2 Geraden und ähnliche Formen
2.3 Winkel
2.3.1 Scheitelwinkel und Nebenwinkel
2.3.2 Stufenwinkel und Wechselwinkel
2.4 Dreiecke
2.5 Konvexes Viereck
2.6 Begriffe aus der Kongruenz-Geometrie
2.7 Polygon
2.8 Sternpolygon
3 Kreissätze
3.1 Satz des Thales
3.2 Peripherie-/Umfangswinkelsatz
3.3 Kreissatz 1 (Satz vom eingeschriebenen Winkel)
3.4 Kreissatz 2
3.5 Kreissatz 3
4 Anwendungsbeispiele
4.1 Beispiel 1 Summe der Innenwinkel eines Dreiecks
4.2 Beispiel 2 Summe der Innenwinkel eines konvexen Vierecks
4.3 Beispiel 3 kongruente Wechselwinkel
4.4 Beispiel 4 Parallele Geraden durch kongruente Wechselwinkel
4.5 Beispiel 5 Summe der Innenwinkel eines Sechsecks
4.6 Beispiel 6 Summe der Innenwinkel eines 7/3-Sternpolygons
4.7 Beispiel 7 Innenwinkel eines 12/5-Sternpolygons
4.8 Rechenbeispiel - Gegenüberliegende Innenwinkel sind bei einem Parallelogramm kongruent
5 Fazit
6 Ausblick
Die Arbeit verfolgt das Ziel, die praktische Anwendbarkeit von geometrischen Kreissätzen aufzuzeigen, um geometrische Sachverhalte wie Innenwinkelsummen in verschiedenen Figuren (Dreiecke, Vierecke, Polygone) unkompliziert herzuleiten und zu berechnen.
3.1 Satz des Thales
Es ist ein Dreieck ABC zu betrachten. Dieses besitzt genau dann bei C einen rechten Winkel, wenn der Punkt C auf dem Thaleskreis über AB liegt [Aum15, S.3]. Der Thaleskreis stellt einen Halbkreis bzw. einen Bogen über der Strecke AB dar.
Beweis
Im Folgenden wird der Satz des Thales bewiesen. Für den Beweis ist der Mittelpunkt M der Strecke AB zu berücksichtigen. Es wird angenommen, dass r der Abstand von M zu A ist. Der Punkt C liegt auf dem Thaleskreis über AB. Nun werden die Winkel betrachtet. γ ist der Winkel ACB. Anschließend wird eine Hilfslinie von M nach C gezeichnet. Dadurch wird der Winkel γ in zwei Winkel zerlegt und es entstehen zwei gleichschenklige Dreiecke CBM und MAC. Die zerlegten Winkel werden als γ1 und γ2 bezeichnet. Die Abstände AM, MB und MC sind r gleichzusetzen. Das lässt sich wie folgt darstellen:
1 Einleitung: Vermittelt den historischen Hintergrund der Geometrie und definiert die Problemstellung sowie die Zielsetzung der Arbeit.
2 Mathematische Grundlagen: Definiert notwendige Begriffe wie Kreis, Winkel, Strecken, Dreiecke und Polygone für die weiteren Berechnungen.
3 Kreissätze: Stellt drei wesentliche Kreissätze vor, erläutert diese theoretisch und liefert die mathematischen Beweise dazu.
4 Anwendungsbeispiele: Demonstriert anhand konkreter Berechnungsbeispiele die praktische Anwendung der zuvor hergeleiteten Kreissätze.
5 Fazit: Fasst die Ergebnisse zusammen und bestätigt die Eignung der Kreissätze zur Lösung geometrischer Aufgabenstellungen.
6 Ausblick: Erörtert kurz das Potenzial für weiterführende Betrachtungen geometrischer Winkel außerhalb von Kreisen.
Geometrie, Kreissätze, Innenwinkel, Satz des Thales, Umkreis, Bogenmaß, Peripheriewinkel, Sternpolygon, Dreieck, konvexes Viereck, Kongruenz, Winkelberechnung, Winkelmaß, mathematische Beweise, Kreisgeometrie
Die Arbeit befasst sich mit der Anwendung grundlegender Kreissätze aus der Geometrie, um geometrische Aussagen herzuleiten und Winkel in verschiedenen Figuren zu berechnen.
Zentrale Themenfelder sind die Kreisgeometrie, die Eigenschaften von Winkeln, Dreiecken, Vierecken sowie die komplexe Struktur von Sternpolygonen.
Es soll gezeigt werden, wie Aufgabenstellungen durch die Anwendung von Kreissätzen unkompliziert, systematisch gelöst und durch Formeln validiert werden können.
Die Arbeit nutzt mathematische Definitionen und Sätze, um geometrische Zusammenhänge zu beweisen und wendet diese deduktiv auf konkrete Beispiele an.
Der Hauptteil gliedert sich in die mathematischen Grundlagen, die theoretische Herleitung der drei Kreissätze und einen umfangreichen Praxisteil mit Anwendungsbeispielen.
Die Arbeit zeichnet sich durch eine klare Struktur, die Verknüpfung von theoretischen Beweisen mit anschaulichen geometrischen Abbildungen und numerische Berechnungsbeispiele aus.
Ein Sternpolygon unterscheidet sich durch überschlagene Strecken, die sich innerhalb der Figur schneiden, was eine andere Herangehensweise bei der Winkelberechnung erfordert als bei konvexen Vielecken.
Der Satz des Thales dient als theoretisches Fundament und Grundbaustein, auf dem der Peripheriewinkelsatz und die darauf aufbauenden weiterführenden Kreissätze basieren.
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