Der Satz des Heron ist ein Lehrsatz der Elementargeometrie, welcher nach dem antiken Mathematiker Heron von Alexandria benannt ist. Der Satz beschreibt eine mathematische Formel, mit deren Hilfe der Flächeninhalt eines Dreiecks aus den drei Seitenlängen berechenbar ist. Man nennt die Formel auch heronsche Formel bzw. heronische Formel oder auch die Formel von Heron.
Inhaltsverzeichnis
1Formulierung des Satzes
1.1Andere Darstellungen
1.2Zahlenbeispiel
1.3Zusammenhang mit Sehnenvierecken
2Beweis
2.1Beweis mit dem Satz des Pythagoras
2.2Beweis mit dem Kosinussatz
2.3Beweis mit dem Kotangenssatz
3Literatur
4Weblinks
5Einzelnachweise
Formulierung des Satzes
Der Flächeninhalt eines Dreiecks der euklidischen Ebene mit den Seitenlängen , , und halbem Umfang
ist
[1]
Andere Darstellungen
Diese Formel lässt sich auch so ausdrücken:
(V1)
Ausmultipliziert erhält man:
(V2)
Als weitere Darstellung der heronischen Formel ist auch die folgende gängig:
(V3)[2],
welche man aus der Version (V1) durch Umgruppieren und Anwendung der binomischen Formeln mit den folgenden Gleichungen gewinnt:
Aus der Version (V3) lässt sich schließlich eine Darstellung mit einer Determinante ableiten:[3][4]
[5](V4)
Dies ist ein Spezialfall der Cayley-Menger-Determinante, mit der man das Volumen eines Simplexes, der Verallgemeinerung von Dreiecken auf beliebige Dimensionen, zum Beispiel ein Tetraeder in drei Dimensionen, berechnen kann.
Ein Dreieck mit den Seitenlängen , und hat den halben Umfang
.
Eingesetzt in die Formel erhält man den Flächeninhalt
.
Eine andere Darstellung der Formel ergibt
.
In diesem Beispiel sind die Seitenlängen und der Flächeninhalt ganze Zahlen. Deshalb ist ein Dreieck mit den Seitenlängen 4, 13 und 15 ein heronisches Dreieck.
Zusammenhang mit Sehnenvierecken
Die Formel kann als Grenzfall aus der Formel für den Flächeninhalt eines Sehnenvierecks gewonnen werden, wenn zwei der Eckpunkte ineinander übergehen, so dass eine der Seiten des Sehnenvierecks die Länge Null annimmt. Für den Flächeninhalt eines Sehnenvierecks gilt nämlich nach der Formel von Brahmagupta
Hermann Athen, Jörn Bruhn (Hrsg.): Lexikon der Schulmathematik und angrenzender Gebiete. Band2, F–K. Aulis Verlag Deubner, Köln 1977, ISBN 3-7614-0242-2.
Anna Maria Fraedrich: Die Satzgruppe des Pythagoras (= Lehrbücher und Monographien zur Didaktik der Mathematik. Band29). B.I.-Wissenschaftsverlag, Mannheim / Leipzig / Wien / Zürich 1994, ISBN 3-411-17321-1.
György Hajós: Einführung in die Geometrie. B. G. Teubner Verlag, Leipzig (ungarisch: Bevezetés A Geometriába. Übersetzt von G. Eisenreich [Leipzig, auch Redaktion]).
Max Koecher, Aloys Krieg: Ebene Geometrie. 3., neu bearbeitete und erweiterte Auflage. Springer Verlag, Berlin (u. a.) 2007, ISBN 978-3-540-49327-3.
Theophil Lambacher, Wilhelm Schweizer (Hrsg.): Lambacher-Schweizer. Mathematisches Unterrichtswerk für höhere Schulen. Geometrie. Ausgabe E. Teil 2. 13. Auflage. Ernst Klett Verlag, Stuttgart 1965.
Weblinks
Wikibooks: Beweisarchiv: Geometrie: Planimetrie: Dreieck: Satz des Heron – Lern- und Lehrmaterialien
Beweis mit Hilfe des Kosinussatzes (deutsch) (PDF; 88 kB)
Walter Fendt: Die heronische Formel für die Dreiecksfläche (PDF; 82 kB) – Beweis und Folgerungen
Einzelnachweise
↑Ausführlicher Beweis siehe auch Wikibooks-Beweisarchiv.
↑Zu beachten ist hierbei, dass sich die Rollen der Seitenlängen beliebig vertauschen lassen.
↑György Hajós: Einführung in die Geometrie. B. G. Teubner Verlag, Leipzig, S.380–381 (ungarisch: Bevezetés A Geometriába. Übersetzt von G. Eisenreich [Leipzig, auch Redaktion]).
↑Max Koecher, Aloys Krieg: Ebene Geometrie. 3., neu bearbeitete und erweiterte Auflage. Springer Verlag, Berlin (u. a.) 2007, ISBN 978-3-540-49327-3, S.111.
↑Auch hier lassen sich die Rollen der Seitenlängen vertauschen, was zu einer gleichwertigen, aber entsprechend abgewandelten Darstellung führt.