Warum nur eine Lösung nach Sinussatz?


06.07.2020, 20:56

Ich hoffe, jemand hat Lust und Zeit, mir zu helfen :D

5 Antworten

Wenn man sich den Verlauf der Sinuskurve und der Cosinuskurve zwischen 0° und 180° anschaut (Winkel außerhalb dieses Intervalls kommen als Innenwinkel eines Dreiecks nicht infrage), so stellt man fest, dass es zwei Winkel zu einem Sinuswert gibt, aber nur einen Cosinuswert. Es gilt: sin(α) = sin(180° - α)

Der Sinussatz ist zwar stimmig, aber der arcsin liefert 2 mögliche Winkel zwischen 0° und 180°. Der Taschenrechner zeigt gewöhnlich den kleineren Winkel an. Ist der gesuchte Winkel ein stumpfer Winkel, so ist der am Taschenrechner angezeigte Winkel nicht der richtige Winkel.

Entweder man prüft anhand einer Skizze, ob der gesuchte Winkel ein stumpfer Winkel ist oder man wendet von vornherein den Kosinussatz an. Dieser liefert ein eindeutiges Ergebnis, da es nur einen passenden Winkel zwischen 0° und 180° zu einem Cosinuswert gibt.

gauss58  07.07.2020, 12:26

Einschub Absatz 1 Zeile 4: ... nur einen "Winkel zu einem" Cosinuswert.

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so lautet der cosinussatz :

c² = a² + b² - 2ab*cos(38.7)

c² = 3.45² + 2.38² - 2*3.45*2.38*cos(38.7°) 

c = 4.75 ...........also nicht dein gegebenes c ........

Gamma passt gar nicht zum Dreieck mit den angebenen Seiten a b und c . 

wähle ich diesen Ansatz

2.18² = a² + 2.38² - 2*a*2.38*cos(38.7°) 

wird a = 3.45

wähle ich diesen Ansatz

2.18² = 3.45² + b² - 2*3.45*b*cos(38.7°) 

wird b = 3.00 oder ! 2.38

das ganze Kuddelmuddel entsteht also nur , weil Gamma das eigentlich eindeutige Dreieck variiert.

gauss58  07.07.2020, 13:26

c² = 4,75

c = 2,18

Das Dreieck ist überbestimmt, aber die Werte sind nicht widersprüchlich. Das Problem besteht in der Anwendung des Sinussatzes bei stumpfwinkligen Dreiecken.

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Halbrecht  08.07.2020, 04:33
@gauss58

wenn ich aber cos so anwende , 2.18² = 3.45² + b² - 2*3.45*b*cos(38.7°) ...entstehen auch zwei lösungen.............wird b = 3.00 oder ! 2.38...........

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DavidT18 
Fragesteller
 07.07.2020, 21:46

Muss man aber nicht noch die Wurzel von c ziehen? Diese wäre rund 2,18?

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jeanyfan  08.07.2020, 04:13
@DavidT18

Musst du, hat Halbrecht vergessen und deshalb kommt das in der Aufgabe gegebene c auch raus, so wie du sagst.

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Halbrecht  08.07.2020, 04:32
@jeanyfan

richtig ! ........aber hier ist der Ansatz doch nicht auch verkehrt , oder ? 2.18² = 3.45² + b² - 2*3.45*b*cos(38.7°) ...............wird b = 3.00 oder ! 2.38...........

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gauss58  08.07.2020, 09:57
@Halbrecht

Den Kosinussatz wendet man an, wenn 3 Seiten oder 2 Seiten und der eingeschlossene Winkel gegeben sind. Im ersten Fall kann man jeden Winkel berechnen und im zweiten Fall berechnet man die dem Winkel gegenüberliegende Seite. Beide Fälle sind eindeutig.

Den Kosinussatz c² = a² + b² - 2ab * cos(γ) nach a oder b umzustellen, sodass eine quadratische Gleichung entsteht ist eher ungewöhnlich. Wenn man unterstellt, dass nur c = 2,18 , a = 3,45 und γ = 38,7° gegeben sind, habe ich einen nicht eindeutigen Fall, da 2 Seiten und der der kleineren Seite gegenüberliegende Winkel gegeben sind und zwei Lösungen für b entstehen.

Im o.g. Beispiel sind aber 3 Seiten gegeben. Der Fall ist eindeutig und da γ zu den Seitenlängen passt auch nicht widersprüchlich.

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Da drei Seiten gegeben sind kann es nur eine Lösung geben. Sehe das Problem nicht.

Halbrecht  07.07.2020, 12:49

stimmt , blöd nur , dass das gegebene alles durcheinanderbringt ......Nimmt man das in die Rechnung , varieren die Seitenlängen und stimmen nicht mit den angegebenen überein .

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Also das Problem ist, dass dir der Kongruenzsatz SSW nur ein eindeutiges Dreieck liefert, wenn der gegebene Winkel der längeren der beiden Seiten gegenüberliegt. Hier ist aber c sowohl kürzer als a als auch als b. In beiden Fällen liegt gamma also der kürzeren der beiden gegebenen Seiten gegenüber. Also gibt es jeweils für a zwei Dreiecke (mit a, c, gamma die Dreiecke ABC und A'BC) und zwei Dreiecke für b (mit b, c, gamma die Dreiecke ABC und AB'C), wovon das Dreieck ABC bei beiden vorkommt, wo dann im ersten Fall auch die Seite b bzw. im zweiten Fall die Seite a übereinstimmt mit den gegebenen Angaben:

Bild zum Beitrag

Die Winkel bei dir stimmen aber nicht ganz, außer den 38,7° für gamma sind es:
* im gesuchten Dreieck ABC 98,2° und 43,1°
* in A'BC 81,1° und 59,5° (dort dann b≈3 km)
* in AB'C 4,2° und 137,1° (dort dann a≈0,26 km)

 - (Schule, Mathematik, Physik)
jeanyfan  06.07.2020, 22:37

Kleiner Tippfehler: 81,8° und nicht 81,1°.

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ich finde, dass eine Angabe zuviel angegeben ist.