Worum geht es?
Zeichnet man über einer Strecke einen Kreis, dessen Durchmesser genau diese Strecke ist, erhält man den Thaleskreis. Sein Mittelpunkt ist der Mittelpunkt von .
Satz des Thales: Liegt der Punkt auf dem Thaleskreis über (und ist ), dann hat das Dreieck bei einen rechten Winkel: .
Es ist ganz gleich, wo auf dem Kreis liegt – der Winkel bei bleibt immer .
Umkehrung: Hat ein Dreieck bei einen rechten Winkel, dann liegt auf dem Thaleskreis über . Liegt innerhalb des Kreises, ist größer als ; liegt außerhalb, ist kleiner als .
Beweisidee
Zeichnet man den Radius ein, zerfällt das Dreieck in zwei gleichschenklige Dreiecke, denn .
- Im Dreieck sind die Basiswinkel gleich groß: beide .
- Im Dreieck sind die Basiswinkel gleich groß: beide .
Der Winkel bei setzt sich also aus und zusammen: . Mit der Winkelsumme im Dreieck folgt
Ausprobieren
- Ziehe den Punkt über den Kreis oder drücke Abspielen. Was passiert mit dem Winkel bei – und was mit den Winkeln bei und ?
- Was passiert, wenn ganz nah an oder heranrückt? Beispiel laden
- Schalte die Beweisidee ein und beobachte die gleich großen Winkel. Beweisidee zeigen
- Schalte C frei verschieben ein und ziehe in den Kreis hinein bzw. aus ihm heraus. C innerhalb · C außerhalb
Aufgaben
Aufgabe 1: Winkel berechnen
liegt auf dem Thaleskreis über , und es ist . Berechne und den Winkel am Mittelpunkt.
Lösung anzeigen
Nach dem Satz des Thales ist , also .
Das Dreieck ist gleichschenklig mit den Basiswinkeln , also ist . In der Simulation zeigen
Aufgabe 2: Rechtwinkliges Dreieck konstruieren
Konstruiere ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse und der Kathete . Beschreibe dein Vorgehen.
Lösung anzeigen
- Strecke mit zeichnen und ihren Mittelpunkt konstruieren.
- Thaleskreis um mit Radius zeichnen.
- Kreis um mit Radius zeichnen. Ein Schnittpunkt mit dem Thaleskreis ist .
Nach dem Satz des Thales hat das Dreieck bei einen rechten Winkel. Es gibt zwei Schnittpunkte (oberhalb und unterhalb von ) – die beiden Dreiecke sind spiegelbildlich und damit kongruent.
Aufgabe 3: Innerhalb oder außerhalb?
Untersuche mit C frei verschieben: Wie groß ist , wenn innerhalb des Kreises liegt, und wie groß, wenn außerhalb liegt? Formuliere die Umkehrung des Satzes des Thales.
Lösung anzeigen
Innerhalb des Kreises ist (stumpfer Winkel), außerhalb ist (spitzer Winkel). Nur auf dem Kreis ist .
Umkehrung: Ist der Winkel bei ein rechter Winkel, so liegt auf dem Kreis mit dem Durchmesser . C innerhalb zeigen
Aufgabe 4: Tangenten an einen Kreis (Knobelaufgabe)
Gegeben sind ein Kreis um und ein Punkt außerhalb des Kreises. Konstruiere die beiden Tangenten von an den Kreis. Tipp: Eine Tangente steht senkrecht auf dem Radius zum Berührpunkt.
Lösung anzeigen
Für einen Berührpunkt gilt . Nach der Umkehrung des Satzes des Thales liegt also auf dem Thaleskreis über .
Konstruktion: Mittelpunkt von bestimmen, Thaleskreis über zeichnen – seine Schnittpunkte mit sind die Berührpunkte und . Die Geraden und sind die Tangenten.
Ideen für den Unterricht
- Einsatz: Entdeckend etwa in Klasse 7/8 (Kongruenz und besondere Dreiecke, dort auch die Tangentenkonstruktion aus Aufgabe 4). Die Lernenden formulieren die Vermutung selbst, bevor Sie die Beweisidee einblenden.
- Animation: Mit Abspielen wandert gleichmäßig über den Kreis. Gut geeignet, um die Konstanz von trotz wechselnder und zu betonen.
- Häufige Stolpersteine:
- „Der rechte Winkel liegt bei .“ – Der rechte Winkel liegt immer gegenüber dem Durchmesser, also bei .
- Satz und Umkehrung werden nicht unterschieden. Der Modus C frei verschieben macht die Umkehrung erfahrbar.
- In der Lage unterhalb von wird der Winkel nicht wiedererkannt – auch dort gilt der Satz.
- Aufgabenmodus: Mit Teilen → Ergebnisse verdecken sind die Winkelgröße (auch im Bild) und die Beweisidee verdeckt; so lässt sich erst vermuten, dann kontrollieren. Im Unterricht blenden Sie die Winkelgröße im Bild mit Winkelgröße im Bild anzeigen aus und ein.
- Hinweis zum freien Verschieben: springt in Schritten von . „Auf dem Thaleskreis“ und erscheinen nur, wenn genau auf dem Kreis liegt, z. B. bei , oder . Schon knapp daneben ist etwas größer oder kleiner als , z. B. : .