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[[Diskussion:Fünfzehneck/Archiv/ab 2015#Thema 1]]
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Mithilfe der trigonometrischen Werte
sin
12
∘
=
1
8
(
10
+
2
5
+
3
−
15
)
{\displaystyle \sin 12^{\circ }={\frac {1}{8}}\left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}-{\sqrt {15}}\right)}
csc
12
∘
=
1
2
(
10
+
2
5
+
3
+
15
)
{\displaystyle \csc 12^{\circ }={\frac {1}{2}}\left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}+{\sqrt {15}}\right)}
erhält man etwas einfachere Formeln (nur noch zwei Wurzeln untereinander!) für Seitenlänge, Inkreisradius und Flächeninhalt:
a
=
1
4
R
(
10
+
2
5
+
3
−
15
)
{\displaystyle a={\frac {1}{4}}R\left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}-{\sqrt {15}}\right)}
r
=
1
4
a
(
10
+
2
5
+
3
+
15
)
{\displaystyle r={\frac {1}{4}}a\left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}+{\sqrt {15}}\right)}
A
=
15
8
a
2
(
10
+
2
5
+
3
+
15
)
{\displaystyle A={\frac {15}{8}}a^{2}\left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}+{\sqrt {15}}\right)}
--178.7.183.129 12:11, 14. Apr. 2018 (CEST)
Ja, stimmt. Wenn du die etwas einfacheren Formeln einarbeiten möchtest, dann bitte dabei auch die entsprechenden Formeln in 4 Konstruktion mit Zirkel und Lineal bei gegebenem Umkreis und 5 Konstruktion mit Zirkel und Lineal bei gegebener Seitenlänge anpassen. Gruß Petrus3743 (Diskussion ) 18:10, 14. Apr. 2018 (CEST)
Der Beweis, dass die beiden Rechenausdrücke für die Seitenlänge in Abhängigkeit vom Umkreisradius äquivalent sind, ist mir zwar gelungen, es handelt sich aber um eine entsetzliche Rechnerei, die nach meiner Ansicht in der Wikipedia nichts verloren hat. Ich habe daher den einfacheren Ausdruck mithilfe von
sin
12
∘
{\displaystyle \sin 12^{\circ }}
hergeleitet. Die letzten Abschnitte können somit entfallen. Da die Änderung sehr groß ist, habe ich diese Abschnitte bisher nur herauskommentiert und nicht gelöscht.
Teil 5 (Konstruktion bei gegebener Seitenlänge) muss, soweit ich es überblicke, nicht verändert werden. --178.10.113.212 10:00, 16. Apr. 2018 (CEST)
Deine gute Idee mit der einfacheren Formel, hat mich auf einen ganz neuen Gedanken gebracht:
Berechnung der Seitenlänge
Die in obiger Tabelle angegebene Formel
a
=
1
4
⋅
R
⋅
(
10
+
2
5
+
3
−
15
)
{\displaystyle a={\frac {1}{4}}\cdot R\cdot \left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}-{\sqrt {15}}\right)}
für die Seitenlänge leitet sich wie folgt her:
Berechnungsskizze für Seitenlänge a
(
1
)
{\displaystyle {\mathsf {(1)}}}
Rechtwinkliges Dreieck
M
H
E
2
{\displaystyle MHE_{2}}
(
1.1
)
A
M
¯
=
M
E
1
¯
=
R
{\displaystyle {\mathsf {(1.1)}}\;{\overline {AM}}={\overline {ME_{1}}}=R}
(Umkreisradius) nach Konstruktion, Schritt 3
(
1.2
)
M
E
2
¯
=
R
{\displaystyle {\mathsf {(1.2)}}\;{\overline {ME_{2}}}=R}
(
1.3
)
∠
H
M
E
2
=
1
2
⋅
μ
=
12
∘
{\displaystyle {\mathsf {(1.3)}}\;\angle {HME_{2}}={\frac {1}{2}}\cdot \mu =12^{\circ }}
Zur Berechnung der Seitenlänge benötigt man den Wert von
sin
(
12
∘
)
{\displaystyle \sin \left(12^{\circ }\right)}
,
der sich mithilfe der Additionstheoreme berechnen lässt:
(
2
)
{\displaystyle {\mathsf {(2)}}}
Additionstheorem
sin
(
12
∘
)
{\displaystyle \sin \left(12^{\circ }\right)}
sin
(
12
∘
)
=
sin
(
30
∘
−
18
∘
)
=
sin
(
30
∘
)
⋅
cos
(
18
∘
)
−
cos
(
30
∘
)
⋅
sin
(
18
∘
)
=
1
2
⋅
1
4
2
⋅
(
5
+
5
)
−
1
2
3
⋅
1
4
⋅
(
5
−
1
)
=
1
8
(
10
+
2
5
+
3
−
15
)
{\displaystyle {\begin{aligned}\sin \left(12^{\circ }\right)&=\sin \left(30^{\circ }-18^{\circ }\right)\\&=\sin \left(30^{\circ }\right)\cdot \cos \left(18^{\circ }\right)-\cos \left(30^{\circ }\right)\cdot \sin \left(18^{\circ }\right)\\&={\frac {1}{2}}\cdot {\frac {1}{4}}{\sqrt {2\cdot (5+{\sqrt {5}})}}-{\frac {1}{2}}{\sqrt {3}}\cdot {\frac {1}{4}}\cdot ({\sqrt {5}}-1)\\&={\frac {1}{8}}\left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}-{\sqrt {15}}\right)\end{aligned}}}
(
3
)
{\displaystyle {\mathsf {(3)}}}
Damit ergibt sich für die Seitenlänge
a
{\displaystyle a}
a
=
2
⋅
R
⋅
sin
(
12
∘
)
=
2
⋅
R
⋅
1
8
⋅
(
10
+
2
5
+
3
−
15
)
=
1
4
⋅
R
⋅
(
10
+
2
5
+
3
−
15
)
{\displaystyle {\begin{aligned}a&=2\cdot R\cdot \sin \left(12^{\circ }\right)\\&=2\cdot R\cdot {\frac {1}{8}}\cdot \left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}-{\sqrt {15}}\right)\\&={\frac {1}{4}}\cdot R\cdot \left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}-{\sqrt {15}}\right)\end{aligned}}}
Mein Vorschlag:
Wenn dir diese starke Vereinfachung gefällt, dann bitte setze deine beiden Versionen zurück (rückgängig) und füge diese Version der Berechnung der Seitenlänge mit dem Vermerk in der Zusammenfassung siehe Diskussion:Fünfzehneck ein.
Solltest du deine beiden Versionen nicht zurücksetzen können, dann kann ich das übernehmen und anschließend gleich deine neue Version "sichten".
Ich habe in der gesamten Berechnung und in den Größen (gleiche Schreibweise ...) die Malpunkte gesetzt, daher auch in diesem Absatz. Mit Gruß Petrus3743 (Diskussion ) 16:27, 16. Apr. 2018 (CEST)
Nach deinem gut korrigierten letzten Eintrag bin ich mir jetzt nicht sicher, ob die ausführliche Version bezüglich
cos
(
18
∘
)
{\displaystyle \cos \left(18^{\circ }\right)}
u.
sin
(
18
∘
)
{\displaystyle \sin \left(18^{\circ }\right)}
für Leser evtl. doch verständlicher ist?... Jetzt sieht es doch schon weit übersichtlicher aus. Petrus3743 (Diskussion ) 16:45, 16. Apr. 2018 (CEST)
Vielen Dank, es ist erledigt Erledigt . Ich setze wegen gleicher Schreibweise (Form) noch ein paar Malpunkte und die Winkelgrade in Klammern. Mit Gruß Petrus3743 (Diskussion ) 17:01, 16. Apr. 2018 (CEST)
Die Begründung für
sin
(
18
∘
)
{\displaystyle \sin(18^{\circ })}
und
cos
(
18
∘
)
{\displaystyle \cos(18^{\circ })}
würde ich beibehalten. Auf jeden Fall ist dieser Teil des Artikels jetzt einfacher zu verstehen. --178.10.113.212 17:16, 16. Apr. 2018 (CEST)
Ein Hinweis:
Bei Vereinfachungen bzw. Änderungen der Formeln in den Größen , bitte unbedingt auch in Mathematische Zusammenhänge die Beschreibung / Herleitung die entsprechenden Absätze anpassen. --Petrus3743 (Diskussion ) 17:56, 16. Apr. 2018 (CEST)
Für den Inkreisradius
r
{\displaystyle r}
fehlt noch die Herleitung der Formel
r
=
1
4
⋅
a
⋅
(
10
+
2
⋅
5
+
15
+
3
)
{\displaystyle r={\frac {1}{4}}\cdot a\cdot \left({\sqrt {10+2\cdot {\sqrt {5}}}}+{\sqrt {15}}+{\sqrt {3}}\right)}
, die auch für die Berechnung des Flächeninhalts „Zusammen mit dem oben hergeleiteten Ausdruck für r folgt daraus ” genutzt wird. Gruß Petrus3743 (Diskussion ) 13:34, 17. Apr. 2018 (CEST) erledigt Erledigt Petrus3743 (Diskussion ) 01:06, 18. Apr. 2018 (CEST)
Im Abschnitt
cot
(
12
∘
)
=
…
{\displaystyle \cot(12^{\circ })=\ldots }
fehlen zwischen der vorletzten und der letzten Zeile noch viele Zwischenschritte. --188.104.92.21 12:54, 21. Apr. 2018 (CEST)
Ja, das stimmt, das sagt auch der Folgepfeil aus. Meinst du wirklich es ist für den Leser von Bedeutung? Wenn ja, solltest du fehlenden Terme zuerst hier (Diskussion) einfügen. Gruß Petrus3743 (Diskussion ) 13:23, 21. Apr. 2018 (CEST)
Archivierung dieses Abschnittes wurde gewünscht von: Petrus3743 (Diskussion ) 15:09, 22. Apr. 2018 (CEST)
So etwa könnte eine vollständige Berechnung von
cot
(
12
∘
)
{\displaystyle \cot(12^{\circ })}
aussehen. Ich halte es allerdings für sinnvoller, auf diese Berechnung ganz zu verzichten.
Vorbemerkung: Die im Folgenden hergeleitete Beziehung lässt sich zur Umformung von Rechenausdrücken verwenden.
10
+
2
5
=
(
5
−
1
)
5
+
2
5
(
∗
)
{\displaystyle {\begin{aligned}{\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}&=({\sqrt {5}}-1)\,{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}\quad (*)\end{aligned}}}
(
5
−
1
)
5
+
2
5
=
(
5
−
1
)
2
(
5
+
2
5
)
=
(
5
−
2
5
+
1
)
(
5
+
2
5
)
=
(
6
−
2
5
)
(
5
+
2
5
)
=
30
+
12
5
−
10
5
−
20
=
10
+
2
5
{\displaystyle {\begin{aligned}({\sqrt {5}}-1)\,{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}&={\sqrt {({\sqrt {5}}-1)^{2}\,(5+2{\sqrt {5}})}}\\&={\sqrt {(5-2{\sqrt {5}}+1)\,(5+2{\sqrt {5}})}}\\&={\sqrt {(6-2{\sqrt {5}})\,(5+2{\sqrt {5}})}}\\&={\sqrt {30+12{\sqrt {5}}-10{\sqrt {5}}-20}}\\&={\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}\end{aligned}}}
sin
12
∘
=
1
8
(
10
+
2
5
+
3
−
15
)
=
1
8
(
(
5
−
1
)
5
+
2
5
−
3
(
5
−
1
)
)
(nach (*))
=
1
8
(
5
−
1
)
(
5
+
2
5
−
3
)
cos
12
∘
=
1
8
(
30
+
6
5
+
5
−
1
)
=
1
8
(
3
10
+
2
5
+
5
−
1
)
=
1
8
(
3
(
5
−
1
)
5
+
2
5
+
(
5
−
1
)
)
(nach (*))
=
1
8
(
5
−
1
)
(
3
5
+
2
5
+
1
)
=
1
8
(
5
−
1
)
(
15
+
6
5
+
1
)
cot
12
∘
=
cos
12
∘
sin
12
∘
=
1
8
(
5
−
1
)
(
15
+
6
5
+
1
)
1
8
(
5
−
1
)
(
5
+
2
5
−
3
)
=
15
+
6
5
+
1
5
+
2
5
−
3
=
(
15
+
6
5
+
1
)
(
5
+
2
5
+
3
)
(
5
+
2
5
−
3
)
(
5
+
2
5
+
3
)
=
(
3
5
+
2
5
+
1
)
(
5
+
2
5
+
3
)
5
+
2
5
−
3
=
3
(
5
+
2
5
)
+
3
5
+
2
5
+
5
+
2
5
+
3
2
+
2
5
=
5
3
+
2
15
+
4
5
+
2
5
+
3
2
(
5
+
1
)
=
6
3
+
2
15
+
4
5
+
2
5
2
(
5
+
1
)
=
3
3
+
15
+
2
5
+
2
5
5
+
1
=
(
3
3
+
15
+
2
5
+
2
5
)
(
5
−
1
)
(
5
+
1
)
(
5
−
1
)
=
3
15
−
3
3
+
5
3
−
15
+
2
5
+
2
5
(
5
−
1
)
5
−
1
=
2
15
+
2
3
+
2
5
+
2
5
(
5
−
1
)
4
=
15
+
3
+
10
+
2
5
2
(nach (*))
=
1
2
(
10
+
2
5
+
15
+
3
)
{\displaystyle {\begin{aligned}\sin 12^{\circ }&={\frac {1}{8}}\,\left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}-{\sqrt {15}}\right)\\&={\frac {1}{8}}\,\left(({\sqrt {5}}-1)\,{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}-{\sqrt {3}}\,({\sqrt {5}}-1)\right)\qquad {\mbox{(nach (*))}}\\&={\frac {1}{8}}\,({\sqrt {5}}-1)\left({\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}-{\sqrt {3}}\right)\\[2ex]\cos 12^{\circ }&={\frac {1}{8}}\,\left({\sqrt {30+6{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {5}}-1\right)\\&={\frac {1}{8}}\,\left({\sqrt {3}}\,{\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {5}}-1\right)\\&={\frac {1}{8}}\,\left({\sqrt {3}}\,({\sqrt {5}}-1)\,{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+({\sqrt {5}}-1)\right)\qquad {\mbox{(nach (*))}}\\&={\frac {1}{8}}\,({\sqrt {5}}-1)\,\left({\sqrt {3}}\,{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+1\right)\\&={\frac {1}{8}}\,({\sqrt {5}}-1)\,\left({\sqrt {15+6{\sqrt {5}}}}+1\right)\\[2ex]\cot 12^{\circ }&={\frac {\cos 12^{\circ }}{\sin 12^{\circ }}}\\&={\frac {{\frac {1}{8}}\,({\sqrt {5}}-1)\,\left({\sqrt {15+6{\sqrt {5}}}}+1\right)}{{\frac {1}{8}}\,({\sqrt {5}}-1)\,\left({\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}-{\sqrt {3}}\right)}}\\&={\frac {{\sqrt {15+6{\sqrt {5}}}}+1}{{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}-{\sqrt {3}}}}\\&={\frac {\left({\sqrt {15+6{\sqrt {5}}}}+1\right)\,\left({\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}\right)}{\left({\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}-{\sqrt {3}}\right)\,\left({\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}\right)}}\\&={\frac {\left({\sqrt {3}}\,{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+1\right)\,\left({\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}\right)}{5+2{\sqrt {5}}-3}}\\&={\frac {{\sqrt {3}}\,(5+2{\sqrt {5}})+3{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}}{2+2{\sqrt {5}}}}\\&={\frac {5{\sqrt {3}}+2{\sqrt {15}}+4{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {3}}}{2\,({\sqrt {5}}+1)}}\\&={\frac {6{\sqrt {3}}+2{\sqrt {15}}+4{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}}{2\,({\sqrt {5}}+1)}}\\&={\frac {3{\sqrt {3}}+{\sqrt {15}}+2{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}}{{\sqrt {5}}+1}}\\&={\frac {\left(3{\sqrt {3}}+{\sqrt {15}}+2\,{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}\right)\,({\sqrt {5}}-1)}{({\sqrt {5}}+1)\,({\sqrt {5}}-1)}}\\&={\frac {3{\sqrt {15}}-3{\sqrt {3}}+5{\sqrt {3}}-{\sqrt {15}}+2{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}\,({\sqrt {5}}-1)}{5-1}}\\&={\frac {2{\sqrt {15}}+2{\sqrt {3}}+2{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}\,({\sqrt {5}}-1)}{4}}\\&={\frac {{\sqrt {15}}+{\sqrt {3}}+{\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}}{2}}\qquad {\mbox{(nach (*))}}\\&={\frac {1}{2}}\left({\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {15}}+{\sqrt {3}}\right)\end{aligned}}}
--188.104.92.21 13:42, 21. Apr. 2018 (CEST)
Danke für dieses Engagement! Das hast du beispielhaft gut und schnell gemacht. Mit welchem Rechenprogramm? Ich habe einen Vorschlag: Füge doch deine gute Idee gleich in den Artikel ein. Mit Gruß Petrus3743 (Diskussion ) 14:43, 21. Apr. 2018 (CEST)
Das ist "von Hand" gerechnet. --188.104.92.21 15:58, 21. Apr. 2018 (CEST)
"Von Hand..." bravo! Pardon, da habe ich mich missverständlich ausgedrückt, ich meinte natürlich eine stark verkürzte Ausführung. Kannst du das hier (Diskussuion) versuchen? Ich glaube, dass nicht alle Zwischenschritte zur Verdeutlichung der letzten Formel erforderlich sind Petrus3743 (Diskussion ) 17:02, 21. Apr. 2018 (CEST)
188.104.92.21 , danke für deine Unterstutzung. Deine Herleitung ist jetzt in verkürzter Form eingearbeitet. erledigt Erledigt Mit Gruß Petrus3743 (Diskussion ) 14:17, 22. Apr. 2018 (CEST)
Archivierung dieses Abschnittes wurde gewünscht von: Petrus3743 (Diskussion ) 15:09, 22. Apr. 2018 (CEST)