Eine Sehne ist eine Strecke mit beiden Endpunkten auf dem Kreis. Eine gespannte Schnur zwischen zwei Punkten des Kreisrandes ist ein Modell dafür. Eine Sehne, die kein Durchmesser ist, teilt die Kreisscheibe in ein kleines und großes Kreissegment. Ein Durchmesser erzeugt zwei gleich große Halbkreise.
Sehnen in einem Kreis
Vergleiche Sehnen mit unterschiedlichen Längen und Abständen vom Mittelpunkt.
Die folgenden Konfigurationen helfen dabei, Sehnenaufgaben zu ordnen:
Sehne ohne Durchmesser: Sie verläuft nicht durch den Mittelpunkt und ist kürzer als der Durchmesser desselben Kreises.
Durchmesser: Diese Sehne verläuft durch den Mittelpunkt. Sie ist die längste Sehne und teilt die Kreisscheibe in zwei Halbkreise.
Parallele Sehnen: Die Trägergeraden von zwei oder mehr Sehnen sind parallel. Ihre Längen sind genau dann gleich, wenn auch ihre senkrechten Abstände vom Mittelpunkt gleich sind.
Gemeint ist der senkrechte Abstand vom Mittelpunkt zur Sehne. Das Lot vom Mittelpunkt halbiert die Sehne. So entsteht ein rechtwinkliges Dreieck mit den Katheten d und l/2 sowie der Hypotenuse r.
Ist d dieser senkrechte Abstand, r der Radius und l die Sehnenlänge, folgt aus dem Satz des Pythagoras:
d2+(l/2)2=r2⟹l=2r2−d2
Diese Formel zeigt, dass, wenn d=0 (die Sehne geht durch die Mitte), l=2r der Durchmesser ist.
Zusammenhang zwischen Sehnenlänge und Mittelpunktabstand
Sehnen mit unterschiedlichem Abstand vom Kreismittelpunkt.
Sehnen mit gleicher Länge im selben Kreis haben denselben senkrechten Abstand vom Mittelpunkt. Umgekehrt ergeben gleiche senkrechte Abstände auch gleiche Sehnenlängen.
Im ersten Bild haben beide Durchmesser die Länge CD=EF=8. Die Sehne AB liegt 2 Einheiten vom Mittelpunkt entfernt, also gilt:
Schneiden sich die Sehnen AB und CD im Inneren des Kreises im Punkt P, dann gilt:
AP×PB=CP×PD
Diese Beziehung heißt Sehnensatz.
Ergänze die Strecken AC und DB. Die Winkel APC und DPB sind Scheitelwinkel. Die Winkel PAC und PDB stehen über demselben Bogen BC. Beide Dreiecke sind daher ähnlich, also gilt:
PDAP=PBCP⟹AP⋅PB=CP⋅PD
Sehnensatz und ähnliche Dreiecke
Zwei Sehnen und zwei Hilfsstrecken zeigen die ähnlichen Dreiecke.
Unterscheide die Sehnenlänge vom senkrechten Abstand zum Mittelpunkt. Aufgabe vier nutzt Produkte von Sehnenabschnitten. Bei den anderen Aufgaben rechnest du mit rechtwinkligen Dreiecken.
Ein Kreis hat einen Radius von 13 cm. Der senkrechte Abstand einer Sehne zum Mittelpunkt beträgt 5 cm. Bestimme die Länge der Sehne.
In einem Kreis mit Radius 10 cm liegt eine Sehne mit der Länge 16 cm. Bestimme ihren senkrechten Abstand zum Mittelpunkt.
Zwei Sehnen AB und CD im selben Kreis sind 24 cm beziehungsweise 18 cm lang. Der Kreisradius beträgt 15 cm. Bestimme die Differenz ihrer senkrechten Abstände vom Mittelpunkt.
Die Sehnen PQ und RS schneiden sich im Punkt T. Es gilt PT=6 cm, TQ=8 cm und . Bestimme die Länge von .
Ein Kreis hat einen Durchmesser von 26 cm. Bestimme die Länge einer Sehne, deren senkrechter Abstand vom Mittelpunkt 12 cm beträgt.