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klappen kann? Von einem Parallelogramm sind die Seitenlängen: \( a=6 \mathrm{~cm} \) und \( b=8 \mathrm{~cm} \) und der Winkel \( a=70^{\circ} \) gegeben. Wie gross ist der spitze Winkel mit dem sich die beiden Diagonalen schneiden.

Ask by West Wheeler. in Switzerland
Mar 11,2025

Upstudy AI Solution

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Answer

Der spitze Winkel, in dem sich die beiden Diagonalen des Parallelogramms schneiden, beträgt etwa \(73^\circ\).

Solution

1. Wir betrachten ein Parallelogramm mit den Seitenlängen \[ a = 6\,\text{cm} \quad \text{und} \quad b = 8\,\text{cm}, \] und dem eingeschlossenen Winkel \[ \alpha = 70^\circ. \] 2. Für die Diagonalenvektoren verwenden wir die Darstellung \[ \vec{d}_1 = \vec{a} + \vec{b} \quad \text{und} \quad \vec{d}_2 = \vec{b} - \vec{a}. \] 3. Der Winkel \( \theta \) zwischen diesen Diagonalenvektoren erhält man über das Skalarprodukt: \[ \cos\theta = \frac{\vec{d}_1 \cdot \vec{d}_2}{\|\vec{d}_1\|\,\|\vec{d}_2\|}. \] 4. Zunächst berechnen wir das Skalarprodukt: \[ \vec{d}_1 \cdot \vec{d}_2 = (\vec{a} + \vec{b}) \cdot (\vec{b} - \vec{a}) = \vec{a}\cdot\vec{b} - \vec{a}\cdot\vec{a} + \vec{b}\cdot\vec{b} - \vec{b}\cdot\vec{a}. \] Da \( \vec{a}\cdot\vec{b} = \vec{b}\cdot\vec{a} \) kürzt sich heraus, sodass \[ \vec{d}_1 \cdot \vec{d}_2 = b^2 - a^2. \] Einsetzen der Längen liefert: \[ b^2 - a^2 = 8^2 - 6^2 = 64 - 36 = 28. \] 5. Die Längen der Diagonalen berechnen wir über die Parallelogrammformeln: \[ d_1 = \|\vec{a}+\vec{b}\| = \sqrt{a^2+b^2+2ab\cos\alpha}, \] \[ d_2 = \|\vec{b}-\vec{a}\| = \sqrt{a^2+b^2-2ab\cos\alpha}. \] Mit \( a^2+b^2 = 6^2+8^2 = 36+64 = 100 \) und \( 2ab = 2\cdot6\cdot8 = 96 \) sowie \( \cos70^\circ \approx 0.3420 \) erhalten wir: \[ d_1 = \sqrt{100 + 96\cdot0.3420} = \sqrt{100 + 32.832} = \sqrt{132.832} \approx 11.532\,\text{cm}, \] \[ d_2 = \sqrt{100 - 96\cdot0.3420} = \sqrt{100 - 32.832} = \sqrt{67.168} \approx 8.198\,\text{cm}. \] 6. Das Produkt der Diagonallängen ist daher: \[ d_1\,d_2 \approx 11.532\,\text{cm} \cdot 8.198\,\text{cm} \approx 94.87\,\text{cm}^2. \] 7. Einsetzen in die Formel für \( \cos\theta \) ergibt: \[ \cos\theta = \frac{28}{94.87} \approx 0.295. \] 8. Der Winkel \( \theta \) zwischen den Diagonalen ist somit \[ \theta = \arccos(0.295) \approx 73^\circ. \] 9. Damit beträgt der spitze Winkel, in dem sich die Diagonalen schneiden, etwa \[ 73^\circ. \]

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Beyond the Answer

Um den spitzen Winkel zu finden, mit dem sich die Diagonalen eines Parallelogramms schneiden, können wir die Formel für den Schnittwinkel der Diagonalen verwenden. Der spitze Winkel \( \phi \) ist gegeben durch: \[ \phi = \arccos \left( \frac{a^2 + b^2 - d^2}{2ab} \right) \] Dabei ist \( d \) die Länge der Diagonalen, die wir auch berechnen müssen. Die Länge der Diagonalen eines Parallelogramms kann durch die Formel: \[ d_1 = \sqrt{a^2 + b^2 + 2ab \cdot \cos(\alpha)} \] und \[ d_2 = \sqrt{a^2 + b^2 - 2ab \cdot \cos(\alpha)} \] geschätzt werden. Setzen wir die gegebenen Werte ein. Zuerst berechnen wir \( d_1 \): \[ d_1 = \sqrt{6^2 + 8^2 + 2 \cdot 6 \cdot 8 \cdot \cos(70^{\circ})} \] Wenn du das ausrechnest, erhältst du die Diagonalen. Anschließend kannst du \( \phi \) berechnen. Viel Spaß beim Rechnen!

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