Parallelogramm

Bezeichnungen am Parallelogramm

Ein Parallelogramm oder Rhomboid (rautenähnlich) ist ein konvexes ebenes Viereck, bei dem gegenüberliegende Seiten parallel sind.

Parallelogramme sind spezielle Trapeze und zweidimensionale Parallelepipede. Rechteck, Raute (Rhombus) und Quadrat sind Spezialfälle des Parallelogramms.

Eigenschaften

Ein nicht ausgeartetes Viereck ist ein Parallelogramm genau dann, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

Für jedes Parallelogramm gilt:

Verwendung in der Technik

Parallelogramme finden sich häufig in der Mechanik. Durch vier Gelenke kann eine bewegliche, parallelentreue Lagerung hergestellt werden, die so genannte Parallelogrammführung. Beispiele:

Formelsammlung

Formeln zum Parallelogramm
Seitenlängen a = c, \quad b = d
Innenwinkel \alpha = \gamma, \quad \beta = \delta = 180^\circ - \alpha
Flächeninhalt A \, = \, a \cdot h_a = b \cdot h_b = \, \left| \left|\,\overrightarrow{AB} \, \times \, \overrightarrow{AD}\,\right| \right|

A \, = \, a \cdot b \cdot \sin\alpha = a \cdot b \cdot \sin\beta = \frac {e \cdot f \cdot \sin \theta}{2}
Über Transformation in Rechteck mit der Determinante:
A = \Delta x \, \Delta y = \left| \begin{matrix} a_x && a_y \\b_x && b_y \end{matrix} \right|

Höhe zu a h_a \, = \, b \cdot \sin\alpha = b \cdot \sin\beta
Höhe zu b h_b \, = \, a \cdot \sin\alpha = a \cdot \sin\beta
Diagonalen
(Kosinussatz)
 \begin{array}{ccl}
  f & = & \sqrt{ a^2+b^2-2 \cdot a \cdot b \cdot \cos (\alpha) } \\
    & = & \sqrt{ a^2+b^2+2 \cdot a \cdot b \cdot \cos (\beta) } \\
  e & = & \sqrt{ a^2+b^2-2 \cdot a \cdot b \cdot \cos (\beta) } \\
    & = & \sqrt{ a^2+b^2+2 \cdot a \cdot b \cdot \cos (\alpha) }
  \end{array}
Parallelogrammgleichung e^2+f^2 = 2\left(a^2+b^2\right)

Verallgemeinerungen

Eine Verallgemeinerung auf n Dimensionen ist das Parallelotop P, erklärt als die Menge \{\alpha_1 p_1+\alpha_2 p_2 \dots \alpha_n p_n\mid 0\le\alpha_i\le 1\} sowie deren Parallelverschiebungen. Dabei sind die p_i linear unabhängige Vektoren.

Beweis der Flächenformel für ein Parallelogramm

Vom großen Rechteck werden sechs Teilflächen abgezogen

Die Fläche F des nebenstehenden schwarzen Parallelogramms kann man erhalten, indem man von der Fläche des großen Rechtecks die sechs kleinen Flächen mit bunten Kanten abzieht. Wegen der Symmetrie und der Vertauschbarkeit der Multiplikation kann man auch vom großen Rechteck das Doppelte der drei kleinen Flächen unterhalb des Parallelogramms abziehen. Es ist also: \begin{array}{cccl} F&=& &(\color{YellowOrange} a_x\color{black}+
\color{ForestGreen} b_x \color{black})( \color{red} a_y\color{black}+\color{blue}b_y\color{black})-2\cdot (\color{YellowOrange}a_x \color{red}a_y\color{black}/2 +\color{ForestGreen}b_x \color{red}a_y \color{black}+\color{ForestGreen}b_x \color{blue}b_y\color{black}/2)\\
 & = & & \color{YellowOrange}a_x \color{red}a_y \color{black}+\color{YellowOrange}a_x \color{blue}b_y \color{black}+\color{ForestGreen}b_x \color{red}a_y \color{black}+\color{ForestGreen}b_x \color{blue}b_y\\
 & &\color{black}- &\color{YellowOrange}a_x \color{red}a_y \color{black}\quad \quad \quad -2 \color{ForestGreen}b_x \color{red}a_y \color{black}-\color{ForestGreen}b_x \color{blue}b_y\\
 & = & &\quad \quad \quad \color{YellowOrange}a_x \color{blue}b_y \color{black}-\color{ForestGreen}b_x \color{red}a_y 
\end{array}

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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 14.06. 2021