Trigonometrischer Pythagoras

Bei der Berechnung von rechtwinkligen Dreiecken verwendet man häufig den Satz des Pythagoras oder die Winkelfunktionen, auch Trigonometrie genannt. Der Satz des Pythagoras wird angewendet, wenn man die fehlende Länge einer Seite berechnen möchte. Mit den Winkelfunktionen kann man sowohl fehlende Längen, als auch fehlende Winkel berechnen. Eine Verbindung zwischen beiden Rechenarten ist der sogenannte trigonometrischer Pythagoras.

Auf der Seite Trigonometrie im Einheitskreis wird erläutert, wie sich die Seite c, sin α und cos α im Zusammenhang mit dem Winkel α verhalten. Dazu betrachtet man als Beispiel sin α und cos α bei einem Winkel von α = 30°.

Sin alpha bei 30°
Cos alpha bei 30°

Zunächst wird deutlich, dass die längste Seite, Hypotenuse oder Seite c genannt, immer den Wert von 1 hat, egal wie groß der Winkel α ist. Bei einem Winkel von α = 30° ist sin α = 0,5 und cos α = 0,866 (gerundet).

Herleitung des trigonometrischen Pythagoras

Der Satz des Pythagoras besagt, dass a² + b² = c² ergibt. Wenn man sin α als Seite a betrachtet und cos α als Seite b, die Hypotenuse c immer 1 ist, dann muss (sin α)² + (cos α)² ebenfalls 1 ergeben und man hätte folgende Gleichung:

Trigonometrischer Pythagoras

Man kann die Gleichung auf das Beispiel anwenden und prüfen, ob tatsächlich 1 dabei rauskommt.

Beispiel:

Winkel α = 30°

sin α = 0,5

cos α = 0,866 (gerundet)

Berechnung für (sin α)²: 0,5 · 0,5 = 0,25

Berechnung für (cos α)²: 0,866 · 0,866 = 0,75

Ergebnis für (sin α)² + (cos α)²: 0,25 + 0,75 = 1

Die Gleichung stimmt!

Verwendung des trigonometrischen Pythagoras

Diese Erkenntnis kann z. B. verwendet werden, um Gleichungen zu vereinfachen. Beispielsweise wird es während der Ermittlung des Kosinussatzes verwendet. Wenn man z.B. einen Term hat wie b · ((sin α)² + (cos α)²), dann bedeutet das im Grunde b · 1 und somit b. Man hätte den Term erheblich gekürzt.