Aufgabenbeispiele von in ebenen Figuren
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Quadrate über rechtwinkl. Dreieck
Beispiel:
Berechne den Flächeninhalt der roten Fläche A.
Nach dem Satz des Pythagoras gilt:
A + 62 = 49
A + 36 = 49 | - 36
A = 13
Der gesuchte Flächeninhalt ist somit A = 13 mm2.
Flächeninhalt eines rechtwinkl. Dreiecks
Beispiel:
Berechne den Flächeninhalt des abgebildeten rechtwinkligen Dreiecks.
Als erstes berechnen wir die Länge der anderen Kathete:
Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind eine Kathete und die Hypotenuse (längste Seite gegenüber dem rechten Winkel) gegeben.
Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:
632 + c2 = 652
3969 + c2 = 4225 | - 3969
c2 = 256 |
c = 16
Da im rechtwinkligen Dreieck ja immer die eine Kathete gleichzeitig die Höhe auf der andere Kathete ist, kann man den Flächeninhalt ganz einfach berechnen als:
A = ⋅ 63 cm ⋅ 16 cm
also A = 504 cm2
Pythagoras im Rechteck und Dreieck
Beispiel:
Berechne die fehlende Länge d im abgebildeten Rechteck.
Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.
Im vorliegenden Rechteck sind teilt die rote Diagonale das Rechteck in zwei (kongruente) Dreiecke. In einem dieser beiden rechtwinkligen Dreiecke können wir mit Hilfe des Satzes des Pythagoras die fehlende Strecke d berechnen.
52 + 102 = d2
25 + 100 = d2
125 = d2 |
d = ≈ 11.18
Die gesuchte Länge ist somit d ≈ 11.18 cm.
Pyth. im Rechteck und Dreieck (ohne Skizze)
Beispiel:
In einem Rechteck ist die eine Seitenlänge mit a=11 cm und die Diagonale mit d=12 cm gegeben. Berechne die fehlende andere Seitenlänge des Rechtecks.
Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.
Im vorliegenden Rechteck sind teilt die rote Diagonale das Rechteck in zwei (kongruente) Dreiecke. In einem dieser beiden rechtwinkligen Dreiecke können wir mit Hilfe des Satzes des Pythagoras die fehlende Strecke b berechnen.
112 + b2 = 122
121 + b2 = 144 | - 121
b2 = 23 |
b = ≈ 4.8
Die gesuchte Länge ist somit b ≈ 4.8 cm.
Pythagoras rückwärts 1
Beispiel:
Gegeben ist ein gleichseitiges Dreieck mit dem Flächeninhalt A=21 mm2 Berechne die Seitenlänge a dieses gleichseitigen Dreieck.
Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.
Mit Hilfe des Satzes des Pythagoras können wir die Höhe im gleichseitigen Dreieck in Abhängigkeit von der Seitenlänge a ausdrücken. Dabei gilt:
+ h2 = a2
+ h2 = a2 | -
h2 = a2 |
h = = a
Für den Flächeninhalt des gleichseitigen Dreiecks gilt dann:
A = ⋅ a ⋅ h = ⋅ a ⋅ a = a2
Somit gilt in unserem Fall:
21 = a2 | ⋅
48.497 ≈ a2 |
Wenn man nun auf beiden Seiten die Wurzel zieht erhält man für die Seitenlänge a :
a ≈
Pythagoras rückwärts 2
Beispiel:
Gegeben ist ein Rechteck mit der Diagonalenlänge d=85 m und dem Umfang 226 m.
Berechne den Flächeninhalt des Rechtecks.
Wenn wir die beiden Seitenlängen des Rechtecks a und b nennen, gilt für den Umfang:
I: U=2⋅a + 2⋅b
Außerdem können wir mit Hilfe des Satzes des Pythagoras die Länge der Diagonalen eines Rechtecks in Abhängigkeit von a und b ausdrücken. Dabei gilt:
II: a2 + b2 = d2
Konkret in dieser Aufgabe bedeutet das:
I: 226=2⋅a + 2⋅b | :2
II: a2 + b2 = 852
vereinfacht
I: 113=a + b
II: a2 + b2 = 7225
Wenn wir nun die erste Gleichung nach b auflösen erhalten wir
I: b = 113 - a
II: a2 + b2 = 7225
Jetzt setzen wir das b in Gleichung I in die Gleichung II ein:
II: a2 + (113 - a)2 = 7225
Durch Ausmultiplizieren mit der binomischen Formel erhalten wir:
|
= |
|
|
|
= |
|
|
|
Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):
eingesetzt in x1,2 =
a1,2 =
a1,2 =
a1,2 =
a1 =
a2 =
Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):
vor dem Einsetzen in x1,2 =
berechnen wir zuerst die Diskriminante D =
D =
x1,2 =
x1 =
x2 =
Man kann erkennen, dass die Summe der beiden Lösungen gerade wieder den halben Umfang ergibt (vergleiche Gleichung I oben)
(I) 113 = 77 + 36
Das bedeutet, dass die beiden Lösungen gerade die beiden gesuchten Seitenlängen des Rechtecks sind.
Jetzt ist der Flächeninhalt des Rechtecks leicht zu berechnnen:
A = a ⋅ b = 77 m ⋅ 36 m = 2772 m2
Abstand zweier Punkte
Beispiel:
Berechne den Abstand der beiden Punkte A(-5|3) und B(-1|-5) im Koordinatensystem.
Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.
Wie man in der Skizze rechts gut erkennen kann, lässt sich der Abstand zwischen zwei Punkten als Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks mit Hilfe des Satzes des Pythagoras berechnen.
Dabei ist die Länge der waagrechten Kathete gerade die Differenz der x-Werte der beiden Punkte:
dx =
-1 -
Und die Länge der senkrechten Kathete ist die Differenz der y-Werte der beiden Punkte:
dy =
3 -
Jetzt können wir den Satz des Pythagoras anwenden:
d2 = 42 + 82
d2 = 16 + 64
d2 = 80
d =
Für den Abstand der beiden Punkte gilt also: d ≈ 8.94