18 Grundlagen der Kreise und Winkel Raumgeometrie Einstieg Die Auftaktseite eines Kapitels enthält zwei verschiedene Elemente: Zunächst werden die Schüler mit einem offenen Einstiegsbeispiel an das neue Kapitel herangeführt. Zentral ist dabei immer der Anwendungsbezug: Kein Lehrplaninhalt ist rein innermathematisch, sodass den Schülern von Beginn an gezeigt werden sollte, dass Mathematik nichts Abstraktes ist, sondern oft im Leben der Schüler vorkommt. In einem Unterrichtsgespräch zur Auftaktseite können viele der kommenden Lerninhalte schon heuristisch erarbeitet, Vermutungen geäußert und Zusammenhänge erschlossen werden. K6 Bei Kochsalz lagern sich Natriumionen und Chloridionen so zu einem Ionengitter zusammen, dass sich Kristalle bilden. Die Darstellung zeigt die Kristallstruktur von NaCl (Natriumchlorid, besser bekannt als Kochsalz). Welche verschiedenen Anordnungen der gelb bzw. grün markierten Ionen erkennst du in dem Gitter? Die Anordnungen der gelb und grün markierten Ionen ergeben parallele und senkrecht stehende Geraden sowie Dreiecke und Vierecke. K6 Welcher Körper wird durch die grauen Verbindungslinien beschrieben? Die grauen Linien beschreiben Pyramiden und Oktaeder. Ausblick Die Aufzählung am Ende der Seite bietet einen Ausblick auf die wesentlichen Lernziele des Kapitels und schafft so eine hohe Transparenz für Schüler und Lehrer. Durch einen informierenden Unterrichtseinstieg können sich Schüler und Lehrer auf das Kommende einstellen. Idealerweise wird im Unterricht der Bezug hergestellt zwischen der Einstiegssituation und den im Ausblick angegebenen Lernzielen. Schulbuchseite 167 Kapitel 8 Verständnis Drei Ebenen, deren Schnitte insgesamt drei zueinander parallele Schnittgeraden ergeben, müssen zueinander wie die Seitenflächen eines geraden dreiseitigen Prismas liegen, vgl. das dreiseitige Prisma ABCDEF: Die Geraden AB, EF und CD sind die drei Schnittgeraden der Ebenen E (ABC), E (ABE) und E (EFD): K6 F E C D A B E (ABF) || E (HDC) E (ABG) ∩ E (DCG) = HG E (BDH) ∩ E (AEG) = M[BD]M[EG] E (CDE) = E (EFC) 1 a) c) e) g) K1 2 a) E (ABF) ∩ E (FBC) = E (DBF) ∩ E (FBC) = E (EAB) ∩ E (DBF) = FB b) E (DAB) ∩ E (FEA) = E (GHA) ∩ E (FEA) = E (GHA) ∩ E (DAB) = AB c) E (GHD) ∩ E (ABC) = E (GHD) ∩ E (CDE) = E (CDE) ∩ E (ABC) = CD d) E (ABF) ∩ E (HEF) = E (EAB) ∩ E (EFC) = E (HEF) ∩ E (EFC) = EF e) E (HEF) ∩ E (GEA) = EG f) E (EHC) ∩ E (GEC) = E (EFC) ∩ E (GEC) = E (EHC) ∩ E (EFC) = EC g) E (GHA) ∩ E (EAD) = AH h) E (AFG) ∩ E (GEA) = E (HGA) ∩ E (GEA) = E (AFG) ∩ E (ABC) = AG i) E (GEA) ∩ E (ABC) = AC j) E (FHD) ∩ E (GDF) = E (FHD) ∩ E (EFD) = E (GDF) ∩ E (EFD) = FD Viele der Ebenen am und durch den Quader lassen sich auf verschiedene Arten mithilfe von jeweils vier Eckpunkten „aufspannen“; daher gibt es je Ebene vier Möglichkeiten für ihre Darstellung. K6 3 a) Linke Seite: E (ADH) = E (ADE) = E (AHE) = E (DHE) Vorderseite: E (ABF) = E (ABE) = E (AFE) = E (BFE) Rechte Seite: E (BCG) = E (BCF) = E (BGF) = E (CGF) Rückseite: E (DCG) = E (DCH) = E (DGH) = E (CGH) Oberseite: E (EFG) = E (EFH) = E (EGH) = E (FGH) Unterseite: E (ABC) = E (ABD) = E (ACD) = E (BCD) Ebenen durch das Innere des Quaders mit vier Eckpunkten: E (ABG) = E (ABH) = E (AGH) = E (BGH) E (BCE) = E (BCH) = E (BEH) = E (CEH) E (CDE) = E (CDF) = E (CEF) = E (DEF) E (ADF) = E (ADG) = E (AFG) = E (DFG) E (AEC) = E (AEG) = E (ACG) = E (ECG) E (BFD) = E (BFH) = E (BDH) = E (FDH) Ebenen durch das Innere des Quaders mit genau drei (nicht vier) Eckpunkten: E (ACH); E (ACF); E (AFH); E (BED); E (BEG); E (BDG); E (CFH); E (DEG). b) Es kommt nur die Ebene entlang der Vorderseite in Frage: E (ABE) = E (ABF) = E (AEF) = E (BEF) Schulbuchseite 168/169 b) d) f) h) E (FGH) ⊥ E (HDC); E (FGH) ∩ E (HDC) = HG E (ABD) ⊥ E (BCG); E (ABD) ∩ E (BCG) = BC E (EFG) ∩ E (ABG) = HG E (BCE) = E (HEC) K1 Kapitel 8 c) Es sind verschiedene Lösungen möglich, z. B.: E (GHE) ⊥ E (DCG); E (FEA) ⊥ E (ABC); E (ABC) ⊥ E (BCG). Unterseite Unterseite Oberseite Vorderseite Rückseite Rechte Seite Linke Seite Oberseite ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ Vorderseite Rückseite ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ Rechte Seite Linke Seite ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ d) [AG]: E (ABG); E (AFG); E (GAC). [HB]: E (HDB); E (HBC); E (HBG). [CE]: E (GEA); E (HEC); E (EFC). [DF]: E (DBF); E (FDA); E (DEF). Neben den hier gewählten Bezeichnungen für die Ebenen sind teils noch andere möglich, wie unter a) dargestellt. e) Es gibt verschiedene Lösungsmöglichkeiten, z. B.: [AC] ⊂ E (ABC) ∩ E (GEA); [AC] ⊂ E (ABC) ∩ E (HAC). f) [AE], [BF], [CG], [DH] K1 4 a) Es gibt nur eine Ebene des Ebenenbüschels, die senkrecht steht zu einer gegebenen Ebene desselben Ebenenbüschels. b) Im Büschel gibt es unendlich viele Ebenenpaare, die aufeinander senkrecht stehen. Zu jeder Ebene gibt es aber nur genau eine Ebene, die senkrecht auf dieser steht. c) Innerhalb eines Ebenenbüschels kann es keine Ebenen geben, die parallel zueinander liegen, da je zwei Ebenen des Büschels die Gerade s als Schnittgerade haben, parallele Geraden dagegen die leere Menge als Schnittmenge haben. d) S sei der Punkt der Schnittgerade s, durch den die senkrecht zu s verlaufende Ebene führt. Wenn man je eine Ebene des Büschels mit der senkrecht zu s verlaufenden Ebene schneidet, so entsteht jeweils eine Schnittgerade; zusammen erhält man als Schnittmenge ein Geradenbüschel mit Büschelpunkt S. K1 5 a) falsch (R) b) wahr (A) e) wahr (E) f) falsch (B) Lösungswort: RATGEBER c) falsch (T) g) falsch (E) d) wahr (G) h) wahr (R) Schulbuchseite 169 Kapitel 8 Verständnis Annas Behauptung ist falsch: Im dreiseitigen Prisma ABCDEF liegen die Seitenkanten [AB], [CD] und [EF] auf den Geraden AB, CD und EF. AB ist windschief zu DF und CE mit den F E Kanten [DF] und [CE]. CD ist windschief zu AF und BE mit den Kanten [AF] und [BE]. C EF ist windschief zu AD und BC mit den DD Kanten [AD] und [BC]. K1 A Die Aussage stimmt bzw. muss erweitert werden: Es gibt in jedem der beiden Endpunkte einer Kante zwei Kanten, die senkrecht dazu stehen. Somit gibt es insgesamt vier (nicht nur drei) Kanten, die zur betrachteten Kante senkrecht verlaufen. K1 K6 B 1 a) Parallel zur Kante [AD] sind die Kanten [BC], [EH] und [FG]. b) Senkrecht zur Fläche ABCD stehen die Kanten [AE], [BF], [CG] und [DH]. Senkrecht zur Fläche EFGH stehen die Kanten [AE], [BF], [CG] und [DH]. c) Parallel zur Fläche ABCD sind die Kanten [EF], [EH], [GH] und [GF]. Parallel zur Fläche BCGF sind die Kanten [AE], [AD], [HE] und [HD]. d) Paare paralleler Begrenzungsflächen sind ABCD und EFGH (Unter- und Oberseite), ADHE und BCGF (linke und rechte Seite) sowie ABFE und DCGH (Vorder- und Rückseite). e) Lage der Seitenflächen zueinander (s. Aufg. 3 c) in Abschnitt 7.1): ABCD ABCD EFGH ABEF CDGH BCFG ADEH || ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ EFGH || ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ABEF ⊥ ⊥ || ⊥ ⊥ AB ist windschief zu HD. AG schneidet EC. CF ist parallel zu DE. BG schneidet CF. CDGH ⊥ ⊥ || ⊥ ⊥ ADEH ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ || || K6 2 a) c) e) g) K5 3 a) richtig K6 4 a) Parallel zu E (ABC) verlaufen die Geraden EF, FG, GH und EH sowie EG und FH. Senkrecht zu E (ABC) stehen die Geraden AE, BF, CG und DH. b) E (ABC) hat mit AG einen gemeinsamen Punkt: A. E (ABC) hat mit FH keinen gemeinsamen Punkt; FH liegt parallel zu E (ABC). c) BD liegt in E (ABC) und es gilt: BD || FH. d) E (ABC) || E (EGH) e) AE und DH stehen senkrecht auf E (ABC). f) E (ABC) ⊥ E (AEH) b) richtig Schulbuchseite 170/171 b) d) f) h) BCFG ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ c) richtig CF ist parallel zu ED. AB ist windschief zu HE. AG ist windschief zu BE. CF ist windschief zu AH. d) richtig e) richtig f) falsch Kapitel 8 K1 5 a) DA || CH d) E (DAC) ⊥ MS g) DA || E (CHS) K6 6 a) b) c) d) K3 7 a) C liegt in folgenden Ebenen: E (CBI) = E (CIH) = E (CBH) = E (BIH); E (CHD) = E (CGD) = E (CHG) = E (GDH); E (ABC) = E (CDE) = E (ABE) = E (ABD). C liegt auch auf Ebenen, die das Innere des Gebäudes durchschneiden, z. B. E (GFC) oder E (AJC). b) [DG] liegt in folgenden Ebenen: E (DGF) = E (DGE) = E (DFE) = E (GFE); E (DCH) = E (DCG) = E (DHG) = E (CHG). Weitere Ebenen mit [DG] sind E (DGI) oder E (DGA). c) E (CHD); E (DHE). b) DA ∩ AS = {A} e) E (DAC) ∩ HS = {H} h) DA ∩ E (HAS) = {A} c) DC ⊥ MS f) E (ACS) ∩ E (ADS) = AS i) HC || E (DAS) g1 schneidet g2 in S, die beiden Geraden haben (mindestens) einen gemeinsamen Punkt. g1 schneidet g2 in der Gerade g1; g2 und g1 sind identisch. g1 ist parallel zu g2 und sie sind nicht identisch. g1 ist windschief zu g2. Schulbuchseite 171 Kapitel 8 Verständnis Es sind individuelle Antworten möglich, z. B.: Zuerst sucht man eine zur Ebene E senkrecht stehende Ebene H. Diese wird senkrecht zu E so verschoben, dass sie die Gerade g enthält (Hilfsebene H). Man ermittelt die Schnittgerade h der Ebenen E und H. Der Winkel zwischen der Schnittgerade h und der Gerade g ist der Winkel zwischen der Gerade g und der Ebene E. Aus Symmetriegründen entstehen beim Schnitt mit einer zur Grundfläche senkrecht stehenden Ebene E, die die Höhe [MS] und die gegenüberliegenden Seitenmittelpunkte der Grundfläche enthält, ein gleichschenkliges Dreieck. Die Basiswinkel sind zugleich die Neigungswinkel der Seitenflächen zur Grundfläche. Diese sind maßgleich. K1 K1 1 Ohne Einschränkung der Allgemeinheit betrachtet man die Raumdiagonale [CE] bzw. die Gerade CE sowie die Würfelfläche ABCD bzw. die Ebene E (ABC). Der Winkel zwischen CE und E (ABC) wird bestimmt mit E (ACE) als Hilfsebene. Es gilt: E (ACE) ⊥ E (ABC) und CE ⊂ E (ACE); E (ACE) ∩ E (ABC) = AC; (AC; CE) = (GE; EC). Aufgrund des Kongruenzsatzes (SSS oder SWS) sind alle Dreiecke, die als Hypotenuse die Raumdiagonale besitzen, kongruent (es entstehen rechtwinklige Dreiecke, ACE, AFD, AHB, …). Damit sind alle entsprechenden Winkel maßgleich. H G E F Rau Würfelhöhe K6 md iag ona le D C onale ndiag e Fläch A B K6 2 a) Dreieck ABC ist gleichschenklig mit AC = AB. Dreieck ABS und Dreieck ACS sind kongruent (SWS mit rechten Winkeln im Punkt A). Dreieck SBC ist gleichschenklig. b) Es handelt sich um 90°-Winkel, da SA senkrecht zu E (ABC) steht. c) Das Dreieck AMS ist rechtwinklig, da AS ⊥ E (ABC), und gleichschenklig, da AM = AS. Damit gilt: (E (BCS); E (ABC)) = SMA = 45°. K6 3 HAS; SBH; SCH Vermutung: HAS = SBH = SCH Begründung: Die Dreiecke AHS, BHS, CHS sind kongruent wegen Kongruenzsatz SWS, da die Dreiecke rechtwinklig sind bei H, die gemeinsame Seite [HS] haben und die Seiten [AH], [BH] und [CH] wegen Punktsymmetrie gleich lang sind. b) [SMc] ⊥ [AB], da [SMc] die Höhe im gleichseitigen Dreieck ABS ist. [CMc] ⊥ [AB], da [CMc] die Höhe im gleichschenkligen Dreieck ABC ist. c) Ma ist Mittelpunkt von [BC]; SMaH ist ein spitzer Winkel. d) E1 || E (ABC) K6 4 2 SBD = 45° 3 SMB = 90° a) 1 MAS = 45° b) Der Winkel zwischen der Grundfläche ABCD und der Seitenfläche E (BCS) ist ein spitzer Winkel. a) Experiment K4 Anhand der praktischen Übungen vertiefen die Schüler ihre räumliche Vorstellungskraft bezüglich der Lagebeziehungen zwischen Ebenen und (Schnitt-)Geraden. Schulbuchseite 172/173 Kapitel 8 Verständnis Im Schrägbild eines Quaders sind gegenüberliegende Seitenflächen kongruent: Vorderfläche und Rückfläche sind in wahrer Größe und mit rechten Winkeln dargestellt. Deckfläche und Bodenfläche sind Parallelogramme mit gleichen Winkelmaßen und gleichen Seitenlängen. Die beiden Seitenflächen sind Parallelogramme mit gleichen Winkelmaßen und gleichen Seitenlängen. Die Behauptung ist falsch: Bei einem Schrägbild werden nur die Strecken, die senkrecht zur Zeichenebene liegen, verkürzt. Strecken, die parallel zur Zeichenebene verlaufen, erscheinen in wahrer Größe. K1 K1 K5 1 a) H G E F H G E F C D D 45° A a = 6 cm b) B r = 3 cm A C 45° a = 3,5 cm B r = 1,75 cm G H E F G H E F C D 30° A c) D r = 3 cm B a = 6 cm H A C 30° a = 3,5 cm B G E F H D C 60° a = 6 cm G E r = 3 cm A r = 1,75 cm F D B A 60° a = 3,5 cm C B r = 1,75 cm Schulbuchseite 174/175 Kapitel 8 K5 2 Hier Darstellung des Schrägbilds mit Koordinatenachsen, um die minimalen Unterschiede sichtbar zu machen. b) y a) y 9 8 7 E 6 5 5 4 4 3 3 1 0 D 1 2 3 4 5 A 0 6 7 8 F D 1 r = 2,5 cm B E 2 C A 30° 0 3 7 6 9 x G H 8 F 2 K1 9 G H 0 C 1 r = 3,0 cm B 30° 2 3 4 5 6 7 8 9 x a) Alle drei Bilder gehören zum gleichen Quader mit zwei quadratischen, 6 Karokästchen langen Seitenflächen und vier rechteckigen Seitenflächen, die 6 Karokästchen lang und 4 Karokästchen breit sind. Die verkürzten Kantenlängen sind jeweils halb so lang wie in Wirklichkeit. Der Verzerrungswinkel hat jeweils das Maß 45°. Bei 0,5 cm langen Karokästchen (wie im Schulheft) erhält man einen Quader, der 3 cm lang, 3 cm breit und 2 cm tief ist. b) Bei Quadern mit drei unterschiedlich langen Kantenlängen gibt es insgesamt sechs Schrägbilder in der Kavalierperspektive, je nachdem, ob die längere der beiden Kanten in der Vorderansicht horizontal oder vertikal ausgerichtet ist. Neben den unter 1 und 2 in Kavalierperspektive abgebildeten drei Schrägbildern gibt es drei weitere mögliche Lösungsabbildungen. In den Abbildungen sind jeweils die Längen der rechteckigen Vorderfläche und die Länge der Breite (ohne Verkürzungsfaktor q = 0,5) angegeben. 1 3 cm 45° 3 cm 5 cm 4 cm 45° 4 cm 5 cm 4 cm 45° 3 cm 5 cm 2 6,5 cm 4,5 cm 3,5 cm 45° 6,5 cm Schulbuchseite 175 4,5 cm 6,5 cm 45° 3,5 cm 45° 4,5 cm 3,5 cm Kapitel 8 K6 4 a) 1 2 3 4 Der Betrachter sieht außer der Vorderfläche auch … die rechte Seitenfläche und die Oberfläche. die rechte Seitenfläche und die Unterfläche. die linke Seitenfläche und die Oberfläche. die linke Seitenfläche und die Unterfläche. Er betrachtet den Körper … von schräg rechts oben. von schräg rechts unten. von schräg links oben. von schräg links unten. Er befindet sich … schräg rechts vor dem Körper. schräg rechts unter dem Körper. schräg links vor dem Körper. schräg links unter dem Körper. b) 1 Würfel mit Kantenlänge 4 cm, Von schräg links oben. Von schräg rechts oben. 135° 45° Von schräg links unten. 225° Von schräg rechts unten. 315° 2 Quader mit Kantenlängen 6 cm, 5 cm, 4 cm. Vorderseite mit 6 cm und 4 cm; andere Darstellungen möglich. Von schräg rechts oben. Von schräg links oben. 135° 45° Schulbuchseite 175 Kapitel 8 Von schräg rechts unten. Von schräg links unten. 225° 315° K5 5 a) (ohne Abbildung) Die Schüler üben das Erstellen des im Schulbuch abgebildeten Prismas in doppelter Größe. b) 1 2 3 K5 6 Die Kantenlänge des Würfels beträgt 5 cm. Durch Ablesen erhält man folgende Koordinaten: C (8,8 | –3,2); D (3,8 | –3,2); G (8,8 | 1,8); H (3,8 | 1,8). y 3 H 2 G 1 0 –1 –1 E 0 1 F 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x –2 D –3 C –4 –5 K5 7 A a) Schulbuchseite 175/176 B b) c) Kapitel 8 K5 8 a) gelbe Fläche als Grundfläche: 1 2 3 4 3 4 gelbe Fläche als Vorderfläche: 1 2 b) Die Dreiecke in 1 und 2 sind gleichseitige Dreiecke. Auch das Dreieck in 3 ist gleichseitig, da mit β = 60° und a = c gilt: α = γ = β = 60° und a = b = c = 5,4 cm. Nur das Dreieck in 4 ist ein spitzes Dreieck mit den Winkelmaßen 45°, 70° und 65°. Vorgehen wie unter a) mit einem Hilfsrechteck. 1. Schritt: Zunächst wird das Dreieck ABC gezeichnet bzw. konstruiert und der Lotfußpunkt L der Spitze S konstruiert (Inkreismittelpunkt = Schnittpunkt der Winkelhalbierenden). 2. Schritt: Anschließend werden rechtwinklig stehende Strecken verkürzt und verzerrt abgebildet mit q = 0,5 und ω = 45°; insbesondere werden die Punkte C und L sowie die Pyramidenspitze S (Höhe h = 5 cm) für die Schrägbilddarstellung ermittelt. 3. Schritt: Anhand der Punkte A, B, C und S wird das Schrägbild der Pyramide gezeichnet. 1. Schritt: Dreieck in wahrer Größe 2. Schritt: Grundfläche mit Höhe 3. Schritt: Schrägbild der Pyramide 1 S S C C L L 45° A B A C C L L B A B Die Schrägbilder zu 2 und 3 werden wie das Schrägbild zu 1 konstruiert, da alle drei Pyramiden ein gleichseitiges Dreieck als Grundfläche haben. Man erhält: 2 3 S S C C L A L B A B Schulbuchseite 176 Kapitel 8 4 S S B 65° sα sγ L 45° 70° C b = 4,5 cm A C 45° B B L L A C A Lösung mit [AB] als vorderer Dreiecksseite: S C AC = 4,5 cm 70° sα L sγ C L 45° A B A B Hinweis: In der Abbildung, die die Konstruktion des Schrägbildes veranschaulicht (Schritt 2), sieht man sowohl das Dreieck ABC mit Inkreismittelpunkt L in wahrer Größe als auch das Grundflächendreieck ABC mit L in der verzerrten Darstellung. Da es sich bei den Punkten um die gleichen Punkte unter verschiedenen Perspektiven handelt, wurden in der Abbildung die Namen der Punkte unverändert beibehalten. K5 9 a) 60° b) 60° Schulbuchseite 176 Kapitel 8 c) 60° K5 10 a) b) Es sind individuelle Lösungen möglich. c) Je nach Darstellung der Buchstaben unter a) kann es unterschiedliche Lösungen geben (z. B. bei anderer Breite der Buchstaben). T und L: 30 cm2 (oben/unten: 7 cm2 · 2; vorne/hinten: 3 cm2 · 2; rechts/links: 5 cm2 · 2) 2 U und H: 50 cm (oben/unten: 12 cm2 · 2; vorne/hinten: 4 cm2 · 2; rechts/links: 9 cm2 · 2) F: 34 cm2 (oben/unten: 8 cm2 · 2; vorne/hinten: 4 cm2 · 2; rechts/links: 5 cm2 · 2) E: 42 cm2 (oben/unten: 10 cm2 · 2; vorne/hinten: 6 cm2 · 2; rechts/links: 5 cm2 · 2) K6 11 a) Es sind individuelle Antworten möglich, z. B.: Zuerst wird die Grundfläche in wahrer Größe gezeichnet (1. Schritt), dann werden die Senkrechten auf der Schrägbildachse um den Faktor q verkürzt und um den Verzerrungswinkel „verzerrt“ (2. Schritt). Danach wird die Höhe der Pyramide in wahrer Größe im Schnittpunkt der Grundflächendiagonalen eingezeichnet, senkrecht zur vorderen Kante (3. Schritt) und die fehlenden Kanten ergänzt (4. Schritt). b) Schulbuchseite 176/177 Kapitel 8 c) 1 2 4 K5 3 5 12 Um die Länge der Höhe h = MS zu bestimmen, wird zunächst das Rechteck ABCD gezeichnet und die Länge von [AC] abgemessen. Dies ergibt (gerundet): AC = h = 8,1 cm. D a) S C AC = 8,1 cm 8,1 cm b = 5 cm D a = 6,4 cm A B b) A 45° C 5 cm M B 6,4 cm c) S S 8,1 cm D 60° A C M 6,4 cm Schulbuchseite 177 B 8,1 cm D 5 cm A 30° M 6,4 cm C 5 cm B Kapitel 8 K5 13 Es gibt drei Lösungen für das Schrägbild der Pyramide, abhängig von der Lage der Dreiecksseiten mit [AB] bzw. [BC] bzw. [CA] als Vorderkante. Dargestellt werden hier die Variante mit [AB] als Vorderkante und die Variante mit [BC] als Vorderkante. [BC] als Vorderkante [AB] als Vorderkante Dreieck ABC Dreieck ABC A 45° C A 4,5 cm 4,5 cm 45° 45° 4,5 cm B B C 45° 4,5 cm Verzerrtes Dreieck ABC Verzerrtes Dreieck ABC S S 6 cm A 6 cm C A C B 45° A C B Schrägbild der Pyramide mit CS = 6 cm 45° Schrägbild der Pyramide mit CS = 6 cm S S A C A B B C Schulbuchseite 177 Kapitel 8 K5 14 a) b) c) Knobelei K4 • Man sieht gleichseitige Dreiecke, Sechsecke, Trapeze, Parallelogramme (Rauten), aber auch Würfel bzw. Folgen von Würfel und Quader. • Es sind individuelle Lösungen möglich. • Es sind individuelle Lösungen möglich. Schulbuchseite 177 Kapitel 8 Verständnis Die Aussage ist falsch. Richtig ist: Winkelmaße und Streckenlängen, die in parallelen Ebenen zur Zeichenebene liegen, werden in wahrer Größe dargestellt. Die Aussage ist richtig: Gerade Pyramiden haben den Lotfußpunkt der Spitze über dem Mittelpunkt der Grundfläche, daher sind alle Neigungswinkel spitze Winkel. K1 K1 K5 1 a) bis c) S h = 7 cm D C A r = 2,5 cm M 45° B s = 5 cm b) und c) 1 Quadrat ABCD mit s = 5 cm: AC = BD = 7,1 cm; AM = BM = CM = DM = 3,5 cm. 2 Stützdreieck AMS: ASM = 27°; ASC = 54°. S D C 27° AC = 7,1 cm 54° M MS = 7 cm AM = 3,5 cm A AM = 3,5 cm AC = 7,1 cm B 63° A M C Maß des Winkels zwischen Seitenkanten und Grundfläche: CAS = 63°. K5 2 a) S DS = 8 cm C D A 30° AB = 7 cm B r = 2,75 cm Schulbuchseite 178/179 Kapitel 8 b) bis d) AS = 9,7 cm CS = 10,6 cm S S AS = 9,7 cm DS = 8 cm DS = 8 cm 55° CS = 10,6 cm AD = 5,5 cm CD = 7 cm D A D Zwischenschritt mit Rechteck ABCD: BD = 8,9 cm C BS = 12 cm S D C BC = 5,5 cm DS = 8 cm BD = 8,9 cm BS = 12 cm AB = 7 cm A B BD = 8,9 cm D S BS = 12 cm CS = 10,6 cm BC = 5,5 cm B Schulbuchseite 179 C 42° B b) Die Seitenfläche BCS wird konstruiert als Dreieck mit den Seitenlängen BC = 5,5 cm, BS = 12 cm und CS = 10,6 cm. c) Winkel zwischen Seitenkante [BS] und Grundfläche: SBD = 42°. d) Winkel zwischen Dreieck ABS und Grundfläche: DAS = 55°. Kapitel 8 K5 3 Hinweis: Damit im Schrägbild die Raumdiagonale AG nicht mit den Seitenkanten [AD] und [FG] zusammenfällt, empfiehlt es sich, als Maß des Verzerrungswinkels ein Maß ungleich 45° zu wählen. H G E F um G] [A on ag di ale Ra D 30° A C Flächendiagonale [BD] B s = 5,5 cm a) und b) BD = 7,8 cm; AG = 9,5 cm; CAG = 35°. G C D BD = 7,8 cm CG = 5,5 cm AD = 5,5 cm AG = 9,5 cm 35° AB = 5,5 cm A K5 B 4 H G AC = BD = 7,8 cm A C a) und b) CBG = 18° (abgerundet von 18,4°); CBF = 90°. F E D F G CG = 3 cm C 18° AE = 3 cm BC = 9 cm C B r = 4,5 cm 45° A AB = 2,5 cm B c) Zwischenschritt: BD = 9,3 cm DBH = 18° (aufgerundet von 17,8° bzw. 17,9°) A H D BD = 9,3 cm AB = 2,5 cm BC = 9 cm B d) e) f) K2 5 DH = 3 cm 74° C 18° B BD = 9,3 cm D CDH = 90° (ohne Zeichnung des Dreiecks, da im Schrägbild direkt erkennbar) DCA = 74° (Zeichnung s. unter c) Rechteck ABCD) DCF = 90° (ohne Zeichnung des Dreiecks, da im Schrägbild erkennbar ist, dass die Seitenkante [DC] senkrecht zur Seitenfläche BCGF ist). Die Berechnung der benötigten Längen mithilfe des Satzes von Pythagoras ist in der 8. Jahrgangsstufe nicht möglich. Die Schüler erhalten die Längen, indem sie Rechtecke oder Dreiecke mit den gegebenen Längen als Hilfskonstruktionen zeichnen und die Diagonalen bzw. Hypotenusen abmessen. Schulbuchseite 179 Kapitel 8 Hilfskonstruktionen: Rechtecke a) Diagonale der rechten Seitenfläche 4,7 cm Zu zeichnen ist ein … Rechteck mit 5 cm und 4,7 cm. 2,5 cm 4 cm 4,7 cm 5 cm b) Diagonale eines Viertels der Grundfläche 4,2 cm 3 cm 3 cm Strecke vom Grundflächenmittelpunkt zur oberen Ecke hinten links 5,2 cm 3 cm Dreieck mit 4,2 cm, 5,2 cm, 6,7 cm. 4,2 cm Diagonale der Rückseitenfläche 6,7 cm 5,2 cm 6,7 cm 3 cm 4,2 cm 6 cm c) Diagonale der Seitenfläche hinten links 7,8 cm 6 cm Dreieck mit 5 cm, 7,8 cm, 9,2 cm. 5 cm Diagonale der Seitenfläche hinten rechts 9,2 cm 9,2 cm 7,8 cm 6 cm 5 cm 7 cm Schulbuchseite 179 Kapitel 8 Hilfskonstruktionen: Dreieck und Rechteck d) Strecke von M zum Eckpunkt unten rechts gemäß Dreieckskonstruktion der Grundfläche 4 cm M Zu zeichnen ist ein … 8 cm 6,8 cm 6 cm Dreieck mit 5 cm, 6,8 cm, 8,4 cm. Diagonale des Rechtecks mit der rechten Seitenkante des Prismas und dem Punkt M. 8,4 cm 8,4 cm 5 cm 6,8 cm 6,8 cm K5 6 a) M b) 38° FAS = 65° ASMa = 38° BC = 4 cm Ma Mb FS = 5 cm F A c) S C CA = 4 cm 5 cm AB = 4 cm Mc AF = 2,3 cm 65° B AMa = 3,5 cm A AF = 2,3 cm F Ma FMa = 1,2 cm Schulbuchseite 179 Kapitel 8 Verständnis Die Behauptung ist falsch, auch beim Quader sind die vier Raumdiagonalen gleich lang. Es gilt: d = a2 + b2 + c2 Beim Würfel stehen Kanten nicht senkrecht auf einer Raumdiagonale: Im Hilfsdreieck für die Raumdiagonale stehen die Kante und die Flächendiagonale senkrecht zueinander, daher ist das Maß des Winkels zwischen Kante und Raumdiagonale kleiner 90°. K6 K1 K5 1 a) Lösungsmöglichkeit: H E G F D A b) HB2 = DH2 + DB2 DB2 = AB 2 + AD 2 = 4 cm2 + 4 cm2 = 32 cm2 HB2 = 42 + 32 = 48 cm2 HB ≈ 6,9 cm Die Raumdiagonale des Würfels ist etwa 6,9 cm lang. C B c) Schüler werden vielleicht folgende Vermutung haben: „Wird die Kantenlänge verdoppelt (verdreifacht), dann verdoppelt (verdreifacht) sich auch die Länge der Raumdiagonale.“ Begründung durch allgemeine Rechnung: Sei a die Kantenlänge des Würfels, dann gilt für die Flächendiagonale f: f2 = a2 + a2 = 2a2. Für die Raumdiagonale d gilt: d2 = f2 + a2 = 2a2 + a2 = 3a2, also d = 3a. Wird die Kantenlänge verdoppelt, dann gilt: f2 = (2a)2 + (2a)2 = 8a2 und d2 = 8a2 + (2a)2 = 12a2, also d = 2 3a. Bei Verdopplung der Kantenlänge a ist d also doppelt so lang. Wird die Kantenlänge verdreifacht, dann gilt: f2 = (3a)2 + (3a)2 = 18a2 und d2 = 18a2 + (3a)2 = 27a2, also d = 3 3a. Bei Verdreifachung der Kantenlänge a ist d also dreimal so lang. Zahlenbeispiele können den Zusammenhang ebenfalls verdeutlichen, z. B. a = 4 cm, 2a = 8 cm. K3 2 a) und b) Die Aufgabe besteht im Bau des Kantenmodells und im Nachmessen der Diagonalenlänge. c) 1 DB2 = AB 2 + AD 2 = 82 cm2 + 82 cm2 = 128 cm2 2 DB2 = AB 2 + AD 2 = 42 cm2 + 32 cm2 = 25 cm2 DB ≈ 11,3 cm DB = 5 cm Länge der Flächendiagonale DB: 11,3 cm Länge der Flächendiagonale DB: 5 cm HB2 = DB2 + DH2 HB2 = DB2 + DH2 HB2 = 128 cm2 + 82 cm2 = 192 cm2 HB2 = 25 cm2 + 32 cm2 = 34 cm2 HB ≈ 13,9 cm HB ≈ 5,8 cm Länge der Raumdiagonale HB: 13,9 cm Länge der Raumdiagonale HB: 5,8 cm K5 3 Mithilfe des Satzes des Pythagoras berechnet man zunächst die Länge von AC: AC 2 = 42 cm2 + 42 cm2 = 32 cm2 AC ≈ 5,7 cm Danach wendet man hiermit den Satz des Pythagoras für die Berechnung der Raumdiagonale AB an: AB 2 = 42 cm2 + 32 cm2 = 48 cm2 AB ≈ 6,9 cm Zum Schluss berechnet man die Diagonale CB: CB 2 = 32 cm2 + 48 cm2 = 80 cm2 CB ≈ 8,9 cm Schulbuchseite 180/181 Kapitel 8 K3 4 a) Die Aufgabe besteht im Bau des Kantenmodells. b) AF 2 = 122 cm2 + 52 cm2 = 169 cm2 AF = 13 cm DF 2 = 169 cm2 + 52 cm2 = 194 DF ≈ 13,9 cm D 13,9 cm 5 cm A Kx 5 13 cm F a) Berechnung der Länge der Seitenkante s: Das rechtwinklige Hilfsdreieck ABC mit a = c liefert mithilfe des Pythagorassatzes die Länge AC und damit AM = 12 · AC. Zum rechtwinkligen Stützdreieck AMS lässt sich nun die Seitenkantenlänge s mithilfe des Pythagorassatzes berechnen: s = AS = AM2 + MS2. Berechnung der Länge der Seitenflächenhöhe ha: Zwei Seitenlängen des Stützdreiecks MHS sind bekannt: MS = h und MH = 12 · a. Zum rechtwinkligen Stützdreieck MHS lässt sich nun die Seitenflächenlänge ha mithilfe des Pythagorassatzes berechnen: ha = HS = MH2 + MS2. b) 1 (Ohne Abbildung; die farbige Markierung der Stützdreiecke AMS und MHS entspricht der Darstellung im Schulbuch.) 2 AM = 12 · a · 2 = 12 · (6 cm) · 2 · 3 · 2 cm MS = h = 6,4 cm MH = 12 · a = 12 · 6,0 cm = 3 cm s = AM2 + MS2 = 18 + 40,96 cm = 58,96 cm ≈ 7,7 cm Länge der Seitenkante s: 7,7 cm ha = MH2 + MS2 = 9 + 40,96 cm = 49,96 cm ≈ 7,1 cm Länge der Seitenflächenhöhe ha: 7,1 cm 3 Die Mantelfläche einer quadratischen Pyramide ABCDS besteht aus den vier gleichschenkligen Dreiecken ABS, BCS, CDS, DAS. Der Flächeninhalt AM der Mantelfläche berechnet sich wie folgt: AM = AABS + ABCS + ACDS + ADAS = 4 · AABS = 4 · a · ha = 4 · (6 cm) · (7,1 cm) = 170,4 cm2 Flächeninhalt AM der Mantelfläche: 170,4 cm2 Schulbuchseite 181 Kapitel 8 K5 1 b) a) 4 cm 4 cm 45° r = 2 cm 45° r = 1,8 cm 8 cm 4 cm c) d) Grundfläche Prisma 7 cm 7 cm M 45° 5 cm r = 2,5 cm 4 cm K2 2 a) Körper Quader dreieckige Pyramide viereckige Pyramide dreiseitiges Prisma sechsseitiges Prisma E (Ecken) 8 4 5 6 12 F (Flächen) 6 4 5 5 8 45° K (Kanten) 12 6 8 9 18 4 cm E+F–K 2 2 2 2 2 Folgender Zusammenhang ist zu erkennen: E + F – K = 2 b) E + F – K = 2 ⇔ E + F = K + 2 ⇔ E = K + 2 – F ⇔ F = K + 2 – E ⇔ K = E + F – 2 Es kann sich um einen Quader oder Würfel handeln. c) 1 F = K + 2 – E = 6 2 E=K+2–F=4 Es kann sich um eine dreieckige Pyramide handeln. 3 K=E+F–2=8 Es kann sich um eine viereckige Pyramide handeln. K6 3 a) Prisma mit einem rechteckigen Dreieck als Grundfläche. In Alltag und Technik (individuelle Antworten): Holzspielzeug; Kameraobjektiv in Fotoapparaten b) Da drei Flächen Rechtecke sind, gilt: AB = DC; BE = CF; EA = FD; außerdem gilt: BAE = CDF = 90°. Damit ist nach dem Kongruenzsatz SWS das Dreieck ABE kongruent zum Dreieck DCF. c) E (EAD) und E (ABD) bilden g = AD. E (EBC) und E (ABC) bilden h = CB. d) Es sind individuelle Darstellungen für die Angabe der verschiedenen Lagearten möglich. Die Darstellung in einer Tabelle gewährt eine möglichst umfassende Angabe aller Lagearten. E (ABC) = E (ABD): Rechteckige Grundseite E (ADE) = E (ADF): Rechteckige Rückseite E (BCE) = E (BCF): Rechteckige Vorderseite E (ABE): Dreieckige Seite von links E (CDF): Dreieckige Seite von rechts Schulbuchseite 182 Kapitel 8 Je zwei Ebenen sind entweder identisch (=) oder senkrecht (⊥) oder parallel (||) zueinander oder sie schneiden sich in einer Schnittgerade. So ist z. B. E (ABE) senkrecht zu E (ABC), E (BCE) und E (ADE) und parallel zu E (CDF). Ebene – Ebene E (ABC) E (BCE) E (ADE) E (ABE) E (CDF) E (ABC) E (BCE) E (ADE) E (ABE) E (CDF) ⊥ ⊥ ⊥ = BC ⊥ ⊥ = EF ⊥ ⊥ = = || = Je zwei Geraden sind entweder identisch (=) oder senkrecht (⊥) oder parallel (||) zueinander oder sie schneiden sich in einem Punkt, sind aber nicht senkrecht (angegeben ist der Schnittpunkt), oder sie sind windschief (leeres Tabellenfeld). Z. B. ist BC senkrecht zu AB, CD, BE und CF und parallel zu DA und EF. Gerade – Gerade AB BC CD DA AE BE CF DF EF AB = BC ⊥ = CD || ⊥ = DA ⊥ || ⊥ = AE ⊥ ⊥ = BE {B} ⊥ CF DF ⊥ {C} {E} = EF || ⊥ ⊥ || || = {F} = || ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ = Eine Gerade verläuft entweder in der Ebene (angegeben wird die Gerade als Teilmenge der Ebene) oder sie schneidet die Ebene in einem gemeinsamen Punkt oder sie liegt parallel zur Ebene (||). Z. B. liegt die Gerade AE in E (ADE) und in E (ABE) und sie schneidet E (ABC) in A und E (BCE) in E. Gerade – Ebene E (ABC) = E (ABD) E (BCE) = E (BCF) E (ADE) = E (ADF) E (ABE) E (CDF) AB AB {B} {A} AB || BC BC BC || {B} {C} CD CD {C} {D} || CD DA DA || DA {A} {D} AE {A} {E} AE AE || BE {B} BE {E} BE || CF {C} CF {F} || CF DF {D} {F} DF || DF EF || EF EF {E} {F} e) Im Körper kommen rechte und spitze Winkel vor. K5 4 a) und c) S S h = 8 cm C''' C A''' a = 6 cm B''' C'' B'' A'' H A c = 5 cm C C H B 45° C' A' r = 3 cm H A B' B b) E (ABS) ∩ E (ACS) = AS; E (ACS) ∩ E (ABC) = AC c) Es gibt es unendlich viele Möglichkeiten für die gesuchte Ebene E2. Schulbuchseite 182 Kapitel 8 K6 5 a) Die Geraden g = AS und h = AB erzeugen E (ABS). b) Es gibt keine parallelen und keine zueinander senkrecht stehenden Ebenen. Die vier Ebenen E (ABC), E (ABS), E (BCS) und E (CAS) schneiden sich paarweise in den sechs Schnittgeraden AB, BC, CA, AS, BS und CS. c) Die Kante [BS] verläuft entlang der Schnittgerade von E (ABS) und E (SBC). d) Im Körper gibt es nur spitze Winkel. K6 6 a) und b) 1 D ∈ E (AFG) H G 2 E F M AE = 5 cm D 45° C r = 3,1 cm AB = 6,8 cm A B c) Der Schnittpunkt M von g = AG und h = BH liegt nicht in E (AFH). Als Schnittpunkt von g = AG und h = BH liegt M nicht auf der Gerade AF, der Schnittgerade von E (AFG) und E (AFH). d) Es sind unterschiedliche Antworten möglich, z. B.: Die Schnittpunkte der Geradenpaare AB und AE, CD und DH, BH und CE, AG und DF liegen in E (AFG). e) Geraden, die durch die Eckpunkte des Quaders und parallel zur Ebene AFG verlaufen, sind BC und EH. K3 7 Maßstab: Ursprüngliche Höhe: Seitenlänge: Plattformhöhe: a) und b) 5 cm 1,46 · 5 cm = 7,3 cm 2,30 · 5 cm = 11,5 cm 1,37 · 5 cm = 6,85 cm ≈ 6,9 cm 100 m 146 m 230 m 137 m S H E P G F D C MS = 7,3 cm MP = 6,9 cm r = 5,75 cm M 45° A AB = 11,5 cm Schulbuchseite 182/183 B Kapitel 8 c) Betrachtet wird der Pyramidenstumpf ABCDEFGH mit den zwölf Kanten [AB], [BC], [CD], [DA], [EF], [FG], [GH], [HE], [AE], [BF], [CG], [DH] bzw. Geraden AB, BC, CD, DA, EF, FG, GH, HE, AE, BF, CG, DH. Paarweise zueinander parallel sind die Geraden AB, CD, EF und GH und die Geraden BC, DA, EH und FG. Es gibt 12 parallele Geradenpaare: AB || CD; AB || EF; AB || GH; CD || EF; CD || GH; EF || GH; BC || DA; BC || EH; BC || FG; DA || EH; DA || FG; EH || FG. Paarweise windschief sind die folgenden Geraden; es gibt 24 windschiefe Geradenpaare: AB und EH; AB und FG; CD und EH; CD und FG; BC und EF; BC und GH; DA und EF; DA und GH; AB und CG; AB und DH; BC und AE; BC und DH; CD und AE; CD und BF; DA und BF; DA und CG; EF und CG; EF und DH; FG und AE; FG und DH; GH und AE; GH und BF; HE und BF; HE und CG. K5 8 a) b) c) d) K6 9 a) s2 = (7,7 cm)2 + (3,6 cm)2 = 72,25 cm2; s = 8,5 cm s2 = (20 cm)2 + (21 cm)2 = 841 cm2; s = 29 cm s2 = (6 cm)2 + (6 cm)2 = 72 cm2; s ≈ 8,5 cm h2 = (12cm)2 – (6 cm)2 = 108 cm2; h ≈ 10,4 cm S s = 7 cm h ha M F a a = 5 cm m = 5c b) Betrachte das rechtwinklige Dreieck FMS. Nach dem Satz des Pythagoras gilt: h2 = ha2 – FM 2 Berechne dann mithilfe des Satzes des Pythagoras das Quadrat der Höhe des Seitendreiecks ha: ha2 = s2 – 2a 2 = 72 – 2,52 = 42,75 Einsetzen von ha2 in die erste Gleichung liefert die gesuchte Höhe h: h2 = 42,75 – 2,52 = 36,5; h ≈ 6,0 Die Pyramide ist ungefähr 6 cm hoch. Kx 10 Vermutung/Skizze (Maßstab 1 : 50) Der Gefrierschrank lässt sich nicht im Kellerraum aufstellen, da der Raum nicht hoch genug ist. Raumhöhe 2,35 m F H E G F D A Berechnung: Die Flächendiagonale des Gefrierschranks (bzw. die Strecke [AF] im Quader ABCDEFGH) ist länger als die Raumhöhe: AF = AB2 + BF2 = (2,35 m)2 + (0,85 m)2 = (5,0625 m)2 + 0,7225 m2 = 5,785 m2 ≈ 2,405 m > 2,35 m C B Schulbuchseite 183 Kapitel 8 Kx 11 Pyramide ABCDS mit a = 52 m, h = 40 m und mit M als Grundflächenmitte und H als Mitte einer Grundflächenkante. a) Länge der Grundflächendiagonale [AC]: AC = 52 · 2 m ≈ 73,54 m Die Länge der Grundflächendiagonalen beträgt 73,54 m. Zur Berechnung der Seitenkantenlänge benötigt man die Länge der halben Grundflächendiagonale: AC = 12 · AC · 26 · 2 m ≈ 36,77 m s = AM2 + MS2 = 26 · 26 · 2 m2 + 40 · 40 m2 = 1352 m2 + 1600 m2 = 2952 m ≈ 54,33 m Die Länge der Seitenkante beträgt 54,33 m. b) Die Mantelfläche setzt sich zusammen aus den vier kongruenten Dreiecke ABS, BCS, CDS und DAS mit AM = AABS + ABCS + ACDS + ADAS = 4 · AABS. Zur Berechnung der Dreiecksfläche AABS benötigt man zunächst die Länge der Seitenflächenhöhe: ha = MH2 + MS2 = 26 · 26 m2 + 40 · 40 m2 = 676 m2 + 1600 m2 = 2276 m ≈ 47,71 m AABS = 12 · (52 m) · (47,71 m) = 1240,46 m2 AM = 4 · AABS = 4961,84 m2 Der Inhalt der Mantelfläche beträgt 4961,84 m2. Schulbuchseite 183 Kapitel 8 K6 Perspektivwechsel A – 4; B – 2; C – 3; D – 4; E – 3; F – 4; G – 3; H – 1. a) von vorne: H– 1. von der Seite: A – 4 ; B – 2 ; C – 3 ; D – 4 ; E – 3 ; F – 4 ; A – 4; B – 2; C – 2; D – 2; E – 1; F – 1; G – 3; H – 1. von oben: Hinweis: Betrachtet man G von der Seite, so sieht man ein gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck; Ansicht 4 zeigt jedoch ein gleichschenkliges nicht-rechtwinkliges Dreieck, daher gibt es für G unter den angebotenen Ansichten 1 , 2 , 3 und 4 keine passende Ansicht von der Seite. b) 1 80 mm hoher Quader mit quadratischer Grundfläche (30 mm Seitenkante); es könnte sich auch um ein Prisma mit zwei parallelen dreieckigen Seitenflächen handeln. 2 60 mm hoher Zylinder mit einem Kreis als Grundfläche (20 mm Durchmesser) 3 55 mm hohe Pyramide mit einem Rechteck als Grundfläche (40 mm lang, 30 mm breit) 4 50 mm hohes dreiseitiges Prisma mit gleichschenkligem Dreieck als Grundfläche (Länge der Grundseite = Länge der Höhe = 35 mm) 5 55 mm hoher Zylinder mit einem Kreis als Grundfläche (35 mm Durchmesser) K1 Ansichtssache a) Die Anordnung der Quader zeigt die Ansicht von Norden. b) Ansicht von Süden: Ansicht von Westen: grau grün rot grün rot grau c) Es sind unterschiedliche Quaderanordnungen mit entsprechenden Ansichten möglich, z. B. aus der Vogelperspektive: Norden Norden Westen Osten Osten Westen 1 cm grau grau rot grün Süden K1 grün rot Süden Alles klar a) und b) Die Köper haben trotz unterschiedlichem Aussehen dieselbe Drauf- und Vorderansicht. Daran erkennt man, dass es im Allgemeinen nicht möglich ist, einen Körper nur aufgrund dieser beiden Ansichten eindeutig zu beschreiben. Man benötigt noch Informationen über eine dritte Seite oder über weitere Eigenschaften des Körpers. Diese Thematik wird in der folgenden Aufgabe weiter vertieft. Schulbuchseite 184/185 Kapitel 8 K6 Alles dreifach a) Mögliche Antwort: Wie beim Zweitafelbild wird zunächst die Rissachse eingezeichnet. Oberhalb der Achse wird die Vorderansicht gezeichnet, unterhalb die Draufsicht. Senkrecht zur Rissachse wird rechts von den Projektionen eine Gerade gezogen. Rechts neben die Vorderansicht wird die Seitenansicht gezeichnet. b) d = 4 cm d = 4 cm h = 5 cm d = 4 cm h = 5 cm c) Der Körper hat die Form eines (Spielfigur-)Hauses bzw. eines Prismas mit fünfeckiger Grundfläche ABCDE mit den Kanten a, b, c, d, e und der Prismahöhe hp. Maße zur Erstellung des Prisma-Schrägbildes (Messabweichungen sind möglich): Grundseite a = 2,1 cm (entspricht der Breite des Hauses) Seiten: b = e = 0,7 cm (entspricht der Höhe des Erdgeschosses) c = d = 1,7 cm (entspricht der Länge der Dachgiebel) (entspricht der Länge des Hauses) Prismahöhe hp = 2,7 cm (entspricht der Höhe des Hauses) Fünfeckhöhe ha = 2,0 cm Konstruktion des Prismas: Schrägbild: D E r = 1,35 cm A 45° Ma C B MaD = ha =2 cm AB = a = 2,1 cm BC = b = 0,7 cm Schulbuchseite 185 Kapitel 8 d) 1 Schrägbild des Quaders ABCDEFGH mit Vorderansicht E (ABE): H E G F c = 3,5 cm D C r = 2,5 cm 45° A a = 4 cm B 2 Dreitafelbild des Quaders ABCDEFGH mit Vorderansicht E (DAE): G F Vorderansicht H E c = 3,5 cm C D E H B 45° b = 5 cm A Seitenansicht E c = 3,5 cm F c = 3,5 cm r = 2 cm D b = 5 cm A G A a = 4 cm B F a = 4 cm b = 5 cm H Draufsicht E 3 Es sind unterschiedliche Antworten möglich, z. B.: Kavalierperspektive Zweitafelbild Vogelperspektive und Ansicht von Norden, Osten, Süden oder Westen Dreitafelbild Vorteile Kommt der natürlichen Wahrnehmung von Körpern im Raum sehr nahe. Die Maße von Längen und Winkeln sind gut messbar, da sie in wahrer Größe dargestellt sind. Ist gut dazu geeignet, die Positionen mehrere Körper zueinander darzustellen. Die Maße von Längen und Winkeln sind in wahrer Größe dargestellt. Unterschiedlich geformte Körper sind erfassbar. Nachteile Maße sind schlecht messbar, da nicht alle Längen und Winkel in wahrer Größe dargestellt sind. Erfordert gutes räumliches Vorstellungsvermögen. Unterschiedliche Körper können das gleiche Zweitafelbild haben. Eignet sich nur für einfache Körper, da verdeckte Teile der Körper nicht erfasst werden. Erfordert gutes räumliches Vorstellungsvermögen. Ist aufwendig zu erstellen. Schulbuchseite 185 Kapitel 8 K6 1 12 Kanten – 12 Geraden AB BC CD DA EF FG GH HE AE BF CG DH AB BC CD DA EF = ⊥ = || ⊥ = ⊥ || ⊥ = || FG GH || || || = HE AE BF ⊥ ⊥ ⊥ || || ⊥ = ⊥ ⊥ || || ⊥ = CG || ⊥ || ⊥ = ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ = DH || = ⊥ ⊥ ⊥ || || = ⊥ || || || = a) Es gibt zwölf Kanten und damit zwölf Kantengeraden (s. Tabellenkopfzeile bzw. das mit „=“ markierte Tabellenfeld): AB; BC; CD; DA; EF; FG; GH; HE; AE; BF; CG; DH. b) Zu jeder der zwölf Geraden gibt es drei parallele Geraden („||“), z.B. zu FG: BC, DA, HE. c) Zu jeder der zwölf Geraden gibt es vier senkrechte Geraden („⊥“), z.B. zu FG: EF, GH, BF, CG. d) Zusätzlich zu den zwölf Kantengeraden gibt es 16 Geraden, die durch die Eckpunkte des Würfels verlaufen, auf denen aber keine Kante des Würfels liegt. Dies sind: AC; AF; AH und AG. BD; BE, BG und BH. CF; CH und CE. DE; DG und DF. EG und FH. Je zwei der Geraden auf den Seitenflächen des Würfels sind parallel, z. B.: AC || EG. Manche der Geraden schneiden sich in einem Würfeleckpunkt, z. B: AC ∩ AF = {A}. Die vier Raumdiagonalen schneiden sich im Mittelpunkt M, z. B.: AG ∩ BH = {M}. Für die windschiefen Geradenpaare, durch die Eckpunkte des Würfels gilt: Art der windschiefen Geradenpaare Zu jeder Kantengerade gibt es vier windschiefe Kantengeraden (leeres Feld in der Tabelle). Zu den zwölf Kantengeraden gibt es windschiefe Eckpunktgeraden. Zu jeder Eckpunktgerade gibt es windschiefe Eckpunktgeraden. Beispiel Zu AB sind die Kantengeraden FG, HE, CG und DH windschief. Zu AB windschief sind CF, CH, DE, DG, EG, FH und die Raumdiagonalen CE und DF. Zu AC windschief sind BE, BG, DE, DG, FH, BH und DF. K6 2 a) b) c) d) AB; BC; CD; AD; AS; BS; CS; DS. AB || CD; BC || AD. AB ⊥ BC; BC ⊥ CD; CD ⊥ AD; AD ⊥ AB. AB, CS; AB, DS; BC, AS; BC, DS; CD, AS; CD, BS; DA, BS; DA, CS. K6 3 a) Vorderseite: E (ABE) = E (ABF); Rückseite: E (CDG) = E (CDH); Oberseite: E (EFG) = E (EFH); Unterseite: E (ABC) = E (ABD); Linke Seite: E (DAE) = E (DAH); Rechte Seite: E (BCF) = E (BCG). b) Vorder- und Rückseite: E (ABE) || E (CDG); Ober- und Unterseite: E (EFG) || E (ABC); Linke und rechte Seite: E (DAE) || E (BCF). c) Senkrecht auf E (ABC) stehen: E (ABE), E (BCF), E (CDG) und E (DAE). Senkrecht auf E (ADH) stehen: E (ABC), E (CDG), E (EFG) und E (ABE). d) E (ABC) ∩ E (BFE) = AB; E (EBC) ∩ E (ADH) = EH. Schulbuchseite 186/187 Kapitel 8 K6 4 K6 5 K6 6 K5 7 a) F liegt in: D liegt in: b) [AB] liegt in: [BF] liegt in: c) [AC] liegt in: [ED] liegt in : d) [AG] liegt in: [BH] liegt in: E (FEA); E (DAB); E (ABC); E (BFA); E (ABC); E (EDA); E (AGF); E (BHA); E (FGE); E (DCG); E (ABE); E (BCF); E (ACE); E (EDC); E (AGB); E (BHC); E (FBC); E (DAE); E (ABG). E (FBD). E (ACF); E (EDB); E (AGC). E (BHF). E (FEC); E (DAF); E (FGA); E (DCE); E (FBD). E (DHB). E (ACH). E (EDG). a) Zwei Geraden in der Ebene können sich in einem Punkt schneiden (Sonderfall: senkrecht zueinander), sie können parallel zueinander verlaufen oder sie können identisch sein. b) Zwei Geraden im Raum können sich in einem Punkt schneiden (Sonderfall: senkrecht zueinander), sie können parallel zueinander verlaufen, sie können identisch sein oder windschief sein. c) Zwei Ebenen im Raum können sich in einer Gerade schneiden (Sonderfall: senkrecht zueinander), sie können parallel zueinander liegen oder sie können identisch sein. d) Eine Gerade im Raum kann in der Ebene verlaufen, die Ebene in einem Punkt schneiden oder parallel zur Ebene liegen. Drei Punkte im Raum können auf einer Gerade liegen oder eine Ebene festlegen. Vier Punkte im Raum können auf einer Gerade oder in einer Ebene liegen oder sie legen vier Ebenen fest (Beispiel: dreieckige Pyramide ABCS). Fünf Punkte im Raum können auf einer Gerade oder in einer Ebene liegen oder bis zu fünf Ebenen festlegen (Beispiel: viereckige Pyramide ABCDS). (Abbildungen verkleinert) a) G H E F b) H G E F H AE = 6,4 cm F CBA = 90°; ADB = 45° (E (ABC); E (ABS)) < 90° C D r = 3,0 cm r = 2,5 cm B AE = 4,4 cm C D C D AB = 5,5 cm G E AE = 7 cm A c) A AB = 6 cm b) d) B r = 2,2 cm A K5 8 a) c) K5 9 a) Nach dem Satz des Pythagoras gilt: ha2 = h2 + 2a , also ha2 = 62 cm2 + 2,52 cm2 = 42,25 cm2, also ha = 6,5 cm. Die Höhe einer Seitenfläche beträgt 6,5 cm. 2 b) Nach dem Satz des Pythagoras gilt: s2 = ha2 + 2a . Mit ha2 aus a) folgt: s2 = 42,25 cm2 + 2,52 cm2 = 48,5 cm2, also s ≈ 7,0 cm. Die Kante einer Dreiecksseite ist etwa 7,0 cm lang. AB = 6,2 cm B SMA = 90° (E (ACS); E (ABC)) = 90° 2 Schulbuchseite 187 Kapitel 8 K5 9 a) und b) G H D F E A AB = 4 cm E G AC = 5,7 cm AE = 4 cm AE = 4 cm D 45° C C A AB = 4 cm B A 35° AC = 5,7 cm C B AC = AB2 cm2 + BC2 cm2 = 16 cm2 + 16 cm2 = 4 · 2 cm ≈ 5,7 cm Mit dem Geodreieck im Schrägbild abgemessen hat der verzerrt dargestellte Winkel ECA (bzw. ACE bei gedrehtem Würfel) das Maß 42°. Die genaue Ermittlung des Winkelmaßes im rechtwinkligen ∆ ACE mit AE = 4 cm und AC = 5,7 cm ergibt für den Winkel ACE bzw. ECA das Maß 35°. K1 10 a) Das Schrägbild eines Würfels besteht aus zwei Quadraten (Vorder- und Rückseitenfläche) und vier Parallelogrammen (Grundfläche und Deckfläche und linke und rechte Seitenfläche). Das Schrägbild einer geraden quadratischen Pyramide besteht aus einem Parallelogramm (Grundfläche) und vier Dreiecken (Seitenflächen). b) Im Schrägbild des Würfels sind die beiden Quadrate kongruent sowie die vier Parallelogramme. Im Schrägbild der Pyramide sind keine kongruenten Teilfiguren vorhanden. K 1/6 11 Die Aussage ist falsch. Gegenbeispiel: Seitenkante [AS] und Grundflächenkante [BC] einer dreieckigen Pyramide ABCS. K 1/6 12 Die Aussage ist falsch, es fehlt „identisch“. Richtig ist: Geraden im Raum können identisch sein, sich schneiden, windschief sein oder parallel zueinander liegen. K 1/6 13 Die Aussage ist falsch. Gegenbeispiel: Zueinander parallele Ebenen. K 1/6 14 Die Aussage ist falsch. Liegt der Punkt auf der Gerade, kann die Ebene nicht eindeutig festgelegt werden. K 1/6 15 Die Aussage ist falsch. Gegenbeispiel: Die vier Eckpunkte einer dreieckigen Pyramide. K 1/6 16 Die Aussage ist richtig. K 1/6 17 Die Aussage ist falsch. Gegenbeispiel: Prisma mit einem stumpfwinkligen Dreieck als Grundfläche. K 1/6 18 Die Aussage ist falsch. Nur rechte Winkel in zur Zeichenebene parallelen Ebenen werden in wahrer Größe dargestellt. K 1/6 19 Die Aussage ist falsch. Streckenlängen, die in einer zur Vorderansichtsebene parallelen Ebene verlaufen, werden in wahrer Größe dargestellt. K 1/6 20 Die Aussage ist falsch. Die gesuchten Dreiecke müssen rechtwinklig sein. K 1/6 21 Die Aussage ist richtig. Schulbuchseite 187 Kreuz und quer Kx 1 y –y y –y Aus dem Höhensatz folgt: hc = Kx 2 y –y 4 a) mAB = xB – xA = 93 +– 31 = 0; mBC = xC – xB = 77 –– 39 = –2 ; mAC = xC – xA = 77 +– 31 = 48 = 12 . B A C B C A mAC · mBC = –1 ⇒ rechter Winkel bei C b) Dreieck ABC ist rechtwinklig. ⇒ AABC = 12 · (3 cm) · (4 cm) = 6 cm2 Nach dem Pythagorassatz gilt: AB = 9 cm2 + 16 cm2 = 5 cm 2 · AABC AB 2 cm = 125 cm = 2,4 cm Abkürzung: „Hk-A“ sei der Halbkreis über [BC] mit Radius rA = 12 · BC; rA = 12 · 4 cm = 2 cm. „Hk-B“ sei der Halbkreis über [AC] mit Radius rA = 12 · AC; rB = 12 · 16 + 9 cm = 2,5 cm. „Hk-C“ sei der Halbkreis über [AB] mit Radius rA = 12 · AB; rC = 12 · 3 cm = 1,5 cm. Ausformulierung des „Pythagorassatzes für Halbkreise“: In einem rechtwinkligen Dreieck hat der Halbkreis über der Hypotenuse den gleichen Flächeninhalt wie die beiden Halbkreise über den Katheten zusammen: AHk-B = AHk-A + AHk-C AHk-B = 12 · rB2 · π = 12 · (2,5 cm)2 · π = 3,125 · π AHk-A = 12 · rA2 · π = 12 · (2 cm)2 · π = 2 · π AHk-C = 12 · rC2 · π = 12 · (1,5 cm)2 · π = 1,125 · π AHk-A + AHk-C = 1,125 · π + 2 · π = 3,125 · π = AHk-B Für die eingezeichneten Halbkreise gilt der „Satz des Pythagoras“. Kx 3 [AB] entspricht dem Dosendurchmesser abzüglich Rand (einer Oberkante). [BC] entspricht der Dosenhöhe h; BC = 10 cm. [AD] entspricht dem Trinkhalm; AD = 19 cm. [AC] entspricht dem Trinkhalmstück in der Dose. [CD] entspricht dem Trinkhalmstück außerhalb der Dose; Berechnungen: AC = d – Rand = 6 cm – 2 cm = 4 cm Länge der Hypotenuse [AC] im rechtwinkligen Dreieck ABC: AC = (4 cm)2 + (10 cm)2 = 116 cm2 ≈ 10,77 cm Länge des Trinkhalms außerhalb der Dose: CD = AD = AC = 19 cm – 10,77 cm = 8,23 cm Der Halm ragt mindestens 8,23 cm aus der Dose. Skizze: D s = 19 cm d = 6 cm Rand = 2 cm BC = 10 cm A Kx 4 AB = 4 cm B Betrachtet wir das Dreieck M1M2M3 mit Grundseite a, Höhe ha und Flächeninhalt ADreieck, dazu die drei Kreissektoren um M1, M2 und M3 mit Radius r = 0,5a und Winkelmaß 60°; diese drei Sektoren ergeben zusammen die Fläche eines Halbkreises mit Radius r = 0,5a und einem Winkelmaß von 180° und entsprechen so der Fläche eines Halbkreises mit Radius r = 0,5a. ADreieck = 12 · a · ha = 12 · a · a2 – 12 a 2 = 12 · a · 3 2 1 4a = 4 · a2 · 3 ≈ 0,43a2 2 AHalbkreis = 12 · 12 a · π = 18 · a2 · π ≈ 0,39a2 AGrüne Fläche = ADreieck – AHalbkreis = 0,43a2 – 0,39a = (0,43 – 0,39)r2 = 0,04a2 Die grün gefärbte Fläche hat einen Inhalt von 0,04a2 bzw. von 0,16r2. (Mit einem in der Zeichnung abgemessenen Radius r = 1,4 cm ist dies eine Fläche von rund 0,3 cm2; dies entspricht der Fläche eines Quadrats mit einer Seitenlänge von rund 0,5 cm.) Schulbuchseite 189 Kreuz und quer Kx 5 H Berechnung der Seitenlängen des Dreiecks DPQ mithilfe des Satzes des Pythagoras, angewendet auf die rechtwinkligen Dreiecke PAD mit Hypotenuse [PD], DCQ mit Hypotenuse [DQ], ABC mit Hypotenuse [AC] und PRQ mit Hypotenuse [PQ]: G 2 cm E Q 1 cm R F PD = (5 cm)2 + (3 cm)2 = 34 cm ≈ 5,8 cm DQ = (4 cm)2 + (4 cm)2 = 32 cm ≈ 5,7 cm D 3 cm AC = PR = (4 cm)2 + (5 cm)2 = 41 cm ≈ 6,4 cm uDPQ = PD + PQ + DQ 5 cm A = 34 cm + 42 cm + 32 cm B 4 cm 2 41 cm + (1 cm)2 = 42 cm ≈ 6,5 cm PQ = C 3 cm ≈ 5,8 cm + 5,7 cm + 6,5 cm = 18,0 cm Der Umfang des Dreiecks beträgt 18 cm. Kx 6 a) y Z 3 C C' (7 | 2) 2 B 1 0 A –2 –1 0 –1 –2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 x B' (8 | –1) A' (0 | –2) –3 y b) 6 A' (7 | 6) 5 4 3 B' (2 | 3,5) 2 1 C –2 0 –1 C' (9,5 | 1) 0 –1 A –2 1 B2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 x y c) 8 C' (4,5 | 7) 7 6 B' (10,5 | 5) 5 4 C 3 A' (6,5 | 3) 2 B 1 0 –2 –1 Z –1 A 0 1 2 Schulbuchseite 189 3 4 5 6 7 8 9 10 11 x Kreuz und quer Kx 7 y Zunächst wird die Strecke [QQ'] in drei Teilstrecken der Länge s unterteilt. Ein Kreis um Q mit Radius 2s schneidet die Gerade QQ' im gesuchten Streckungszentrum Z (4 | 5). Es gilt: ZQ' = 5 s = 2,5 · 2 s = 2,5 · ZP = k · ZP 6 Z 5 4 e 2s 3 2 Q 1 s 0 –5 –4 –3 –2 –1 s Q' s –1 0 1 2 3 4 5 6 x –2 –3 Kx 8 y Z 2 1 g' T1 0 –5 –4 Man wählt einen beliebigen Punkt auf g und bildet ihn durch zentrische Streckung als Element von g'ab; hierfür bietet sich T (0 | 2) an, dessen Koordinaten aus der Geradengleichung von g ablesbar sind (tg = 2). Durch die zentrische Streckung von T (0 | 2) um das Zentrum Z (–3)3 mit dem Faktor k = 2 wird T auf T' (3 | 1) abgebildet. Die Steigungen von g und von g' sind gleich: mg = mg' = 0,5. Legt man für die Bildgerade g' die Geradengleichung der Form y = 0,5x + tg' zugrunde und setzt T' (3 | 1) in die Gleichung ein, dann erhält man: 1 = 0,5 · 3 + tg' ⇔ tg' = –0,5 Die Geradengleichung für g' lautet: y = 0,5x – 0,5 g 3 –3 –2 –1 T2 0 –1 1 2 3 4 5 6 x –2 Kx 9 y Das Dreieck ABC wird durch die zwei Vektoren AB = 61 und AC = 35 eindeutig aufgespannt, es gilt: AABC = 12 · 61 35 FE = 12 · (6 · 5 – 1 · 3) FE C' 8 7 6 = 13,5 FE Aus ABildfigur = k2 · AUrfigur folgt: 5 4 C 3 2 1 –4 –3 –2 A A' 0 Z 0 –1 1 –1 B 2 3 4 B' 5 6 7 8 x AA'B'C' = 22 · AABC = 4 · 13,5 FE = 54 FE Alternativ kann man für die Berechnung des Flächeninhalts auch die Vektoren des Bilddreiecks nutzen, wofür man zunächst die Koordinaten der Bildpunkte A', B' und C' ausrechnen muss. –2 Schulbuchseite 189 Kreuz und quer Kx 10 R S S1 A P1 Kx Man wählt einen beliebigen Punkt S1 auf [AC] und zeichnet dazu das Quadrat P1Q1R1S1 mit P1 und Q1 auf [AB]. Die Gerade AR1 schneidet BC im Punkt R, dem Eckpunkt des einbeschriebenem Quadrats. Zu R zeichnet man die Punkte S, P und Q mit S auf AC und P und Q auf AB so, dass PQRS ein Quadrat bildet. C R1 hc = 6 cm Q1 P c = 8 cm Q B 11 (Maßstab 1 : 50) a) Der Baum ist 1,96 m groß (knapp 2 m). 2,8 m b) 1,6x m = 1,96 m; x ≈ 2,29 m 2,8 m (gerundet: 1,6x m = 1,96 m; x ≈ 2,2 m) Der Schatten von Marie ist 2,29 m (rund 2,2 m) lang. Baum: 1,96 m Maries Schatten 2,29 m Baumschatten: 2,8 m 35° Marie: 1,6 m Kx 12 a) 50 % Kx 13 Wenn man das Gegenereignis („kein Korb“) verwendet, kommt man ohne Baumdiagramm aus: P („mindestens ein Korb“) = 1 – (0,6 · 0,7) = 0,58 Kx Kx b) 50 % c) 25 % 1 14 a) P = 18 · 41 = 32 c) P = 12 · 12 = 41 e) P = 18 · 18 + 12 · 12 + 41 · 41 + 18 · 18 = 11 32 21 f) P = 18 · 18 + 41 · 18 + 18 + 12 · 41 + 18 + 18 = 64 15 1 3 1 4 2 3 1 4 1 2 1 2 1 2 1 8 1 8 16 Die Terme 2 und 5 sind äquivalent, sie geben die Wahrscheinlichkeit an, dass höchstens zweimal die Eins gezogen wird. 3 2 : 1 – 15 = 124 125 5 : 45 Kx e) 25 % 9 b) P = 18 + 41 · 18 + 41 = 38 · 43 = 64 3 d) P = 18 · 12 + 12 · 18 + 18 · 41 + 41 · 18 = 16 3 4 Kx d) 75 % 3 + 3 · 45 · 15 17 a) 50 % 3 + 3 · 45 3 12 + 48 124 · 41 = 64 +125 = 125 b) 33 13 % Schulbuchseite 189/190 c) 75 % d) 5 % Kreuz und quer Kx 18 20 ist um 20 % kleiner als 25. Kx 19 Insgesamt sind es 20 Bären, und zwar: 1 blauer, 2 gelbe, 5 grüne, 6 orangefarbene und 6 rote. Verteilung der Farben: 5 % Blau; 10 % Gelb; 25 % Grün; 30 % Orange; 30 % Rot. Kx 20 30,00 € 15 % 30,00 € 15 Kx 21 89,00 € 100 % 19 89,00 € · 100 = 16,91 € Das Gerät ist nun um 16,91 € billiger. Kx 22 58,00 € 100 % 86 58,00 € · 100 = 49,88 € Die Ware kostet nun 49,88 €. Kx 23 126,00 € 30 % 126,00 € 30 Das Fahrrad kostet 420,00 €. Kx 24 15 % Materialkosten: · 100 = 200,00 € · 100 = 420,00 € Die Jacke hat ursprünglich 200,00 € gekostet. 15 360° · 100 = 54° 55 = 198° 55 % Fertigungskosten: 360° · 100 30 30 % sonstige Kosten: 360° · 100 = 108° Sonstige Kosten 30 % Herstellkosten Materialkosten 15 % Fertigungskosten 55 % Kx 25 x = Anzahl der Jungen = Anzahl der Mädchen zu Beginn des Schuljahres 2x = Anzahl aller Schüler zu Beginn des Schuljahres x+1 Veränderung während des Schuljahres: 2x + 1 = Anzahl aller Schüler und 2x + 1 52 % x+1 52 = ⇔ 100x + 100 = 104x + 52 ⇔ 48 = 4x ⇔ 12 = x 2x + 1 100 Es sind 12 Mädchen in der Klasse: Zu Beginn des Schuljahres waren es 12 Jungen und 12 Mädchen; nach dem Hinzukommen des neuen Schülers sind nun 13 Jungen und 12 Mädchen in der Klasse. Kx 26 Der Einfachheit halber gehen wir davon aus, dass die Diagonalen „symmetrisch verkürzt bzw. verlängert“ werden, sodass ein Drachenviereck bzw. eine Raute entsteht. Das Entstehen eines Vierecks mit zueinander senkrecht stehenden Diagonalen, aber unterschiedlich langen Seiten ebenfalls möglich, die angegebene Berechnung des Flächeninhalts ist hier ebenfalls gültig. AViereck = 12 · (14 cm) · (10 cm) = 70 cm2 AQuadrat = 12 · (12 cm)2 = 72 cm2 AQuadrat – AViereck = 2 cm2 2 cm2 · 100 % = 2,78 % 72 cm2 Der Flächeninhalt verringert sich um 2,78 %. Schulbuchseite 190 Vakat