Aufgabenbeispiele von Prismen
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Würfel V+O rückwärts
Beispiel:
Ein Würfel hat die Oberfläche O = 54 dm². Berechne die Kantenlänge.
Ein Würfel hat ja sechs gleich große Seitenflächen. Jede davon ist ein Quadrat mit der Kantenlänge a.
Also gilt für die Oberfläche eines Würfel mit Kantenlänge a:
O = 6 ⋅ a ⋅ a = 6a2
Es gilt somit:
54 dm² = 6 ⋅ ⬜2
Wenn 6 ⬜2 das Gleiche wie 54 ist, dann muss doch ein ⬜2 ein Sechstel von 54, also 9 ergeben.
9 dm² = ⬜2
Mit gezieltem Probieren findet man, dass dies mit a = 3 dm funktioniert.
Volumen eines Prisma
Beispiel:
Berechne das Volumen V des dargestellten, senkrechten Prismas.
Das Volumen eines senkrechten Prismas berechnet man mit V = G ⋅ h,
also die Fläche der Grundseite multipliziert mit der Höhe des Prismas, wobei die Höhe hier die 6 cm nach schräg hinten ist.
Die Fläche der Grundseite berechnet man mit:
A = ⋅ Grundseite ⋅ Höhe (wofür beim rechtwinkligen Dreieck die Katheten benutzt werden können)
also hier:
A = ⋅ 9 cm ⋅ 7 cm = 31.5 cm²
Das wird dann mit der Höhe multipliziert: V = 31.5 cm² ⋅ 6 cm = 189 cm³
Volumen eines Prisma 2
Beispiel:
Ein Prisma hat die abgebildete Figur als Grundfläche und
die Höhe h = 100 mm. Berechne das Volumen des Prismas.
Wir berechnen natürlich zuerst den Flächeninhalt der abgebildeten Grundfläche und nutzen hierfür die Flächeninhaltsformel des Dreiecks:
G = c ⋅ hc
Dazu müssen wir zuerst noch die Höhe hc mit dem Satz des Pythagoras (im rechtwinkligen halben Dreieck) berechnen:
hc2 + ()2 = 62 |-()2
hc2 = 62 - ()2 = 62 - 42 = 36 - 16= 20
Daraus ergibt sich:
hc = ≈ 4.472
Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche G:
G = c ⋅ hc = ⋅ 8 ⋅ 4.472 ≈ 17.9
Um nun das gesuchte Volumen des Prismas zu berechnen, müssen wir nur noch die Grundfläche G mit der Höhe h=100 mm multiplizieren:
V = G ⋅ h ≈ 17.9 mm² ⋅ 100 mm ≈ 1788.9 mm³
Prismavolumen rückwärts (Skizze Grundfläche)
Beispiel:
Ein Prisma hat das Volumen V = 4364.8 mm³, die Höhe h = 70 mm und als Grundfläche das abgebildete gleichseitige Dreieck.
Berechne die rote Strecke x.
Da ja für das Volumen eines Prismas V = G ⋅ h gilt, können wir umgekehrt sofort die Grundfläche berechnen als :
G = ≈ ≈ 62.35
Jetzt müssen wir uns eine Formel für das gleichseitige Dreieck mit Basisseitenlänge x herleiten (oder in der Formelsammlung suchen ;-):
Nach dem Satz des Pythagoras gilt:
hc2 + ()2 = x2 |-()2
hc2 = x2 - ()2 = x2 - x2 = x2
Daraus ergibt sich:
hc = x
Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche G:
G =
Hier können wir jetzt die bereits ermittelte Grundfläche G = 62.35 einsetzen:
62.35 ≈
144 ≈ x2
x ≈
Für x = 12 mm ist somit die Grundfläche G ≈ 62.4 mm² und das Volumen des Prismas V ≈ 4364.8 mm³
