Winkelsumme im Dreieck

The angle sum in a triangle

Mathematik Klasse 7 20 Aufgaben
GeometrieWinkelDreieckeWinkelsummeBeweis

Messen und Abreißen machen die Winkelsumme 180° plausibel, beweisen sie aber nicht: Sie gelten für ein Dreieck und nur so genau wie das Werkzeug. Der Beweis zieht durch C die Parallele zu AB; die Wechselwinkel von α und β liegen dann bei C neben γ und bilden mit ihm einen gestreckten Winkel. Die Station macht den Unterschied zwischen Fundamentalsatz und abgeleitetem Satz ausdrücklich und zeigt, wozu eine Hilfslinie dient. Sie räumt aus, ein paar Messungen seien ein Beweis. Bereitet Winkelsummen in Vielecken, die Winkelketten und die Kongruenzsätze vor.

Messen und Abreißen

Zeichne ein Dreieck, miss α, β und γ und addiere: Es kommt etwa 180° heraus, mal 179°, mal 181°. Reiße die Ecken eines Papierdreiecks ab und lege sie nebeneinander: Die drei Winkel bilden eine Gerade. Beides überzeugt.

Ein Beweis ist es nicht. Gemessen oder abgerissen wurde ein einziges Dreieck, und Messungen sind nie ganz genau. Ein Beweis muss für jedes Dreieck gelten und jeden Schritt begründen. Die Bilder geben aber die Idee: Die Winkel α und β wandern neben γ.

Schiebe den Regler und beobachte, wo die beiden gedrehten Ecken bei t = 1 liegen. Was fällt an Punkt C auf?

Der Beweis mit einer Hilfslinie

Im Dreieck ABC zeichnen wir durch C die Parallele p zur Seite AB. Diese Hilfslinie steht nicht in der Aufgabe; sie macht die Argumentation erst möglich. Nun gilt: α und der Winkel links von γ sind Wechselwinkel an den Parallelen p und AB mit der Schneidenden AC, also gleich groß. Ebenso sind β und der Winkel rechts von γ Wechselwinkel, also gleich.

Bei C liegen jetzt drei Winkel nebeneinander auf der Geraden p: α, γ und β. Sie bilden zusammen einen gestreckten Winkel, und der misst 180°: Das gilt für jedes Dreieck, denn wir haben nur die Lage von C genutzt, nicht die Größe der Winkel.

Gehe die Schritte 0 bis 3 durch. Welche Winkelpaare sind an jeder Stelle Wechselwinkel?

Grundlage und Folgerung

Wir haben Sätze aufeinander gestapelt. Die Gleichheit der Stufenwinkel an Parallelen ist unser Fundamentalsatz: Wir setzen ihn voraus. Daraus folgte der Satz über Wechselwinkel, daraus die Winkelsumme – beides sind abgeleitete Sätze. Man könnte die Reihenfolge auch umkehren und die Winkelsumme als Grundlage nehmen; entscheidend ist, dass jeder Satz nur auf früher festgelegte Sätze zurückgeht.

Jetzt darfst du die Winkelsumme benutzen. Kennst du zwei Winkel, ist der dritte Bewege C und beobachte: Die Winkel ändern sich, ihre Summe nie. Ein Dreieck kann deshalb höchstens einen rechten oder stumpfen Winkel haben.

Verschiebe C und addiere die drei Chips. Bei welcher Lage von C entsteht ein rechter Winkel?
Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Anna misst in zehn gezeichneten Dreiecken Winkelsummen zwischen 179° und 181° und sagt: „Damit ist bewiesen, dass die Winkelsumme immer 180° beträgt.“ Was stimmt?

  • ● Anna hat es für zehn Dreiecke geprüft, aber nicht für alle bewiesen
  • ○ Anna hat es bewiesen, weil zehn Messungen genügen
  • ○ Anna hat widerlegt, dass die Summe 180° ist, weil sie nie genau 180° erhielt
Messungen gelten nur für die gemessenen Dreiecke und sind nie ganz genau. Abweichungen wie 179° oder 181° sind Messfehler und widerlegen den Satz nicht; bewiesen ist er dadurch aber auch nicht.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Reißt man die Ecken eines Papierdreiecks ab und legt sie nebeneinander, so hat man die Winkelsumme für alle Dreiecke bewiesen.

✓ Falsch
Das Abreißen zeigt es an einem einzigen Dreieck. Für einen Beweis muss der Grund für jedes Dreieck gelten.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Für den Beweis der Winkelsumme im Dreieck ABC wird durch C eine Hilfslinie gezeichnet. Welche?

  • ● die Parallele zu AB durch C
  • ○ die Senkrechte zu AB durch C
  • ○ die Winkelhalbierende des Winkels bei C
Nur die Parallele zu AB liefert Wechselwinkel: Die Winkel α und β erscheinen bei C wieder. Senkrechte und Winkelhalbierende liefern diese gleich großen Winkel nicht.
Sortieren #4 40s ▶ Testen

Bringe die Schritte des Beweises der Winkelsumme in die richtige Reihenfolge.

✓ Antwort: Parallele zu AB durch C zeichnen,α und β als Wechselwinkel bei C eintragen,Die drei Winkel bei C bilden einen gestreckten Winkel,Also gilt α + β + γ = 180°
Erst die Hilfslinie, dann die Wechselwinkel, dann der gestreckte Winkel bei C, zuletzt das Ergebnis.
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Wir beweisen die Winkelsumme im Dreieck aus der Gleichheit der Stufenwinkel an Parallelen. Welche Rolle hat der Winkelsummensatz dabei?

  • ● abgeleiteter Satz: Er folgt aus früheren Sätzen
  • ○ Fundamentalsatz: Er wird vorausgesetzt
  • ○ Definition: Er legt einen Begriff fest
Die Winkelsumme wird über die Wechselwinkel aus dem Stufenwinkelsatz bewiesen, ist also ein abgeleiteter Satz. Vorausgesetzt wird der Stufenwinkelsatz.
Wahr / Falsch #6 15s ▶ Testen

In diesem Kurs wird die Gleichheit der Stufenwinkel an Parallelen bewiesen, bevor man sie benutzt.

✓ Falsch
Sie ist der Fundamentalsatz und wird vorausgesetzt. Bewiesen werden erst die Folgerungen daraus, etwa der Satz über Wechselwinkel und die Winkelsumme im Dreieck.
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

In einem Dreieck sind zwei Winkel 50° und 60° groß. Wie groß ist der dritte?

  • ● 70°
  • ○ 130°
  • ○ 110°
180° − 50° − 60° = 70°. 130° wäre 180° − 50° (nur ein Winkel abgezogen), 110° wäre 50° + 60° (Summe statt Ergänzung).
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Ein Dreieck kann die Winkel 90°, 60° und 40° haben.

✓ Falsch
90° + 60° + 40° = 190° ≠ 180°. Die Winkel eines Dreiecks ergeben immer 180°.
Mittel
Lückentext #1 20s ▶ Testen

Messen und Abreißen zeigen den Satz nur an einzelnen Dreiecken; erst ein ___ gilt für alle Dreiecke.

✓ Antwort: Beweis
Ein Beweis begründet jeden Schritt und gilt damit für jedes Dreieck.
Lückentext #2 20s ▶ Testen

Zeichnet man durch C die Parallele zu AB, bilden α und der Winkel bei C links von γ ein Paar von ___winkeln.

✓ Antwort: Wechsel
α liegt bei A, der gleich große Winkel bei C: An den Parallelen AB und p mit der Schneidenden AC sind das Wechselwinkel.
Lückentext #3 20s ▶ Testen

Der Satz über Wechselwinkel folgt aus dem Satz über Stufenwinkel; er ist ein ___ Satz.

✓ Antwort: abgeleiteter
Ein abgeleiteter Satz folgt aus schon festgelegten Sätzen. Auch der Winkelsummensatz ist einer.
Zahleneingabe #4 25s ▶ Testen

Zwei Winkel eines Dreiecks sind 35° und 85°. Wie groß ist der dritte (in °)?

✓ Antwort: 60
γ = 180° − 35° − 85° = 60°.
Zahleneingabe #5 35s ▶ Testen

Im Dreieck sind α = 50° und β = 60°. Wie groß ist γ?

✓ Antwort: 70
Zahleneingabe #6 35s ▶ Testen

Im Dreieck sind α = 35° und β = 85°. Wie groß ist γ?

✓ Antwort: 60
Zahleneingabe #7 35s ▶ Testen

Im Dreieck sind α = 40° und β = 75°. Wie groß ist γ?

✓ Antwort: 65
Schwer
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Beim Messen erhält Ben in einem Dreieck die Winkel 81°, 49° und 52°. Um wie viel Grad weicht die Summe von 180° ab?

✓ Antwort: 2
81° + 49° + 52° = 182°, die Abweichung beträgt 2°. Das ist ein Messfehler, kein Gegenbeispiel zum Satz.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Im Dreieck ABC ist α = 48° und β = 67°. Durch C ist die Parallele p zu AB gezeichnet. Wie groß sind die drei Winkel bei C an der Geraden p zusammen (in °)?

✓ Antwort: 180
Die Winkel α′ = 48°, γ und β′ = 67° liegen nebeneinander auf der Geraden p und bilden einen gestreckten Winkel: 180°. Daraus folgt γ = 180° − 48° − 67° = 65°.
KI-bewertete Rechnung #3 240s ▶ Testen

Beweise: In jedem Dreieck ABC gilt α + β + γ = 180°. Skizziere ein Dreieck, zeichne die passende Hilfslinie ein, markiere die gleich großen Winkel und begründe jeden Schritt. Nenne dabei, welchen Satz über Parallelen du voraussetzt. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Skizze eines Dreiecks ABC mit der Parallelen p zu AB durch C. Die Wechselwinkel: der Winkel bei C zwischen p und CA ist gleich α, der Winkel bei C zwischen p und CB ist gleich β. Bei C liegen α, γ, β auf der Geraden p, also gilt α + γ + β = 180°. Vorausgesetzt wird der Fundamentalsatz: Stufenwinkel an Parallelen sind gleich; daraus folgt der Satz über Wechselwinkel, den der Beweis benutzt.
Hilfslinie: Parallele zu AB durch C. Wechselwinkel liefern α und β bei C neben γ; ein gestreckter Winkel misst 180°.
Zahleneingabe #4 30s ▶ Testen

Aus der Winkelsumme folgt als abgeleiteter Satz: Im rechtwinkligen Dreieck ergänzen sich die beiden spitzen Winkel zu 90°. Ein spitzer Winkel misst 38°. Wie groß ist der andere (in °)?

✓ Antwort: 52
180° − 90° − 38° = 52°, oder direkt mit dem abgeleiteten Satz: 90° − 38° = 52°.
Zahleneingabe #5 30s ▶ Testen

Ein Dachgiebel hat an der Spitze 100° und links unten 42°. Wie groß ist der Winkel rechts unten (in °)?

✓ Antwort: 38
180° − 100° − 42° = 38°.