Grundseite und Höhe
Der Flächeninhalt einer schräg im Raum liegenden Figur wird wie in der Ebene berechnet — schwierig ist nur die Höhe.
- Dreieck:\(A=\tfrac12\cdot g\cdot h\) — wie in der Ebene, nur mit Koordinaten.
- Grundseite:\(g=|\overrightarrow{AB}|\) als Abstand zweier Punkte.
- Höhe:\(h=|\overrightarrow{FC}|\), wobei \(F\) der Lotfußpunkt von \(C\) auf der Geraden \(AB\) ist.
- Lotfußpunkt:\(F=A+t\cdot\overrightarrow{AB}\) mit \(\overrightarrow{FC}\perp\overrightarrow{AB}\), also \(\overrightarrow{FC}\cdot\overrightarrow{AB}=0\).
Herleitung:
Flächeninhalt eines Dreiecks: \(A=\tfrac12\cdot|\overrightarrow{AB}|\cdot|\overrightarrow{FC}|\)
Links hängt ein dreieckiges Sonnensegel im Raum, rechts siehst du es in wahrer Größe. Gehe Schritt für Schritt: Höhe einzeichnen, zum Parallelogramm ergänzen, ein Stück umlegen — bis ein Rechteck entsteht.
Halte fest: Zwei gleiche Dreiecke ergeben ein Parallelogramm, und das lässt sich zu einem Rechteck \(g\times h\) umlegen — daher der Faktor \(\tfrac12\).
Weitere Figuren
Parallelogramme, Rechtecke und Vielecke führt man auf Dreiecke zurück.
- Über den Winkel:\(A=\tfrac12\cdot|\overrightarrow{AB}|\cdot|\overrightarrow{AC}|\cdot\sin\alpha\) mit \(\alpha\) aus dem Skalarprodukt.
- Parallelogramm:\(A=|\overrightarrow{AB}|\cdot h\) — doppelt so groß wie das Dreieck \(ABC\).
- Rechteck:Erst \(\overrightarrow{AB}\cdot\overrightarrow{AD}=0\) prüfen, dann \(A=|\overrightarrow{AB}|\cdot|\overrightarrow{AD}|\).
- Vielecke:Entlang von Diagonalen in Dreiecke zerlegen und die Teilflächen addieren.
- CAS:TI-Nspire CX CAS: solve(dotP(a+t·(b−a)−c, b−a)=0, t) liefert den Parameter des Lotfußpunkts.
Allgemeine Hinweise
Die Höhe ist keine Seite
Nur im rechtwinkligen Dreieck ist eine Seite zugleich Höhe. Sonst immer den Lotfußpunkt bestimmen.
Rechten Winkel zuerst suchen
Ist \(\overrightarrow{AB}\cdot\overrightarrow{AC}=0\), gilt direkt \(A=\tfrac12\cdot|\overrightarrow{AB}|\cdot|\overrightarrow{AC}|\).
Parallelogramm oder Dreieck?
\(|\overrightarrow{AB}|\cdot h\) ist das Parallelogramm. Für das Dreieck den Faktor \(\tfrac12\) nicht vergessen.
