Aufgabenbeispiele von in Körpern

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Raumdiagonale

Beispiel:

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Ein Quader hat die Kantenlängen a = 3 mm, b = 8 mm und c = 9 mm.
Berechne die Länge der Raumdiagonale.

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Die Bodendiagonale d1 ist die Hypotenuse eines rechtwinklingen Dreiecks mit den Katheten a = 3 mm und b = 8 mm, folglich gilt nach dem Satz des Pythagoras:

d12 = a² +b² = (3 mm)2 + (8 mm)2 = 9 mm² + 64 mm² = 73 mm²

d1 = 73 mm ≈ 8.544 mm

Die gesuchte Raumdiagonale ist d ist die Hypotenuse des rechtwinklingen Dreiecks mit den Katheten d1 und c, folglich gilt nach dem Satz des Pythagoras:

d2 = d1² + c² = ( 73 mm)2 + (9 mm)2 = 73 mm² + 81 mm² = 154 mm²

Da d12 = a2 +b2 gilt, kann man die Raumdiagonale auch schneller mit der Formel
d2 = a2 + b2 + c2 = 9 mm² + 64 mm² + 81 mm² = 154 mm²
berechnen.

d = 154 mm ≈ 12.41 mm

Dreiecke im Quader

Beispiel:

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Ein Quader hat die Kantenlängen a = 7 m, b = 6 m und c = 6 m.
Berechne den Umfang U und den Flächeninhalt A des abgebildeten (grünen) Dreiecks.

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Die Deckendiagonale d1 ist die Hypotenuse eines rechtwinklingen Dreiecks mit den Katheten a= 7 m und b = 6 m, folglich gilt nach dem Satz des Pythagoras:

d12 = a² + b² = (7 m)2 + (6 m)2 = 49 m² + 36 m² = 85 m²

d1 = 85 m ≈ 9.22 m

Die Raumdiagonale ist d ist die Hypotenuse des rechtwinklingen Dreiecks mit den Katheten d1 und c, folglich gilt nach dem Satz des Pythagoras:

d2 = d1² + c² = ( 85 m)2 + (6 m)2 = 85 m² + 36 m² = 121 m²

d = 121 m ≈ 11 m

Für den Umfang U gilt somit:
U = d1 + d + c ≈ 9.22 m + 11 m + 6 m ≈ 26.22 m

Für den Flächeninhalt A gilt dann wegen des rechten Winkels zwischen d1 und 6:
A = 1 2 d1 ⋅c ≈ 1 2 ⋅9.22 m⋅ 6 m ≈ 27.66 m²

Kanten bei einer Pyramide nur vorwärts

Beispiel:

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Eine gerade Pyramide hat eine rechteckige Grundfläche mit den folgenden Längen: a = 7 cm, b = 7 cm, h = 7 cm.
Berechne hb und s.

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Wir suchen nach rechtwinkligen Dreiecken in der Pyramide um den Satz des Pythagoras anwenden zu können:

Wir erkennen in der Skizze ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse hb, einer Kathete h und der anderen Kathete 1 2 a (gestrichelt dargestellt auf der Bodenfläche). Also gilt:

hb2 = h2 + ( 1 2 a)2

Da ja h und a gegeben sind, können wir einfach einsetzen:

hb2 = 72 + 3,5 2 = 49 + 12,25 = 61,25

Also gilt hb = 61.25 cm ≈ 7,8 cm

Wir erkennen in der Skizze ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse s, einer Kathete hb und der anderen Kathete 1 2 b (rechts nach hinten auf der Bodenfläche dargestellt). Also gilt:

s2 = hb2 + ( 1 2 b)2

Da ja hb und b gegeben sind, können wir einfach einsetzen:

s = 7,832 + 3,52 = 61,31 + 12,25 = 74

Also gilt s = 73.56 cm ≈ 8,5 cm

Kanten bei einer Pyramide

Beispiel:

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Eine gerade Pyramide hat eine rechteckige Grundfläche mit den folgenden Längen: a = 9 mm, b = 5 mm, hb = 7.5 mm.
Berechne h und s.

Lösung einblenden

Wir suchen nach rechtwinkligen Dreiecken in der Pyramide um den Satz des Pythagoras anwenden zu können:

Wir erkennen in der Skizze ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse hb, einer Kathete h und der anderen Kathete 1 2 a (gestrichelt dargestellt auf der Bodenfläche). Also gilt:

hb2 = h2 + ( 1 2 a)2

Weil wir h suchen, stellen wir nach h um:

hb2 - ( 1 2 a)2 = h2

h2 = 7,52 - 4,52 = 56,25 - 20,25 = 36

Also gilt h = 36 mm ≈ 6 mm

Wir erkennen in der Skizze ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse s, einer Kathete hb und der anderen Kathete 1 2 b (rechts nach hinten auf der Bodenfläche dargestellt). Also gilt:

s2 = hb2 + ( 1 2 b)2

Da ja hb und b gegeben sind, können wir einfach einsetzen:

s = 7,52 + 2,52 = 56,25 + 6,25 = 63

Also gilt s = 62.5 mm ≈ 7,9 mm

Anwendungen Pythagoras

Beispiel:

Ein Kegel ist 50 cm hoch. Sein Grundkreis hat einen Durchmesser von 70 cm. Wie lang ist die Strecke von einem Punkt auf dem Grundkreis zur Spitze?

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Es gilt:

352 + 502 =h2

1225 +2500 = h2

3725 = h2 |

61.03 ≈ h

Somit gilt für die gesuchte Hypotenuse:
h ≈ 61.03cm

Pyramide (Oberflächenberechnung)

Beispiel:

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Eine gerade Pyramide hat eine quadratische Grundfläche mit den folgenden Größen:
Kantenlänge s = 8,57 m und Höhe der Seitenfläche ha = 7,83 m.
Berechne die Grundflächenlänge a und die Grundfläche G.

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Bestimmung der Grundflächenlänge a

Wir erkennen in der Skizze ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse s, einer Kathete ha und der anderen Kathete 1 2 a (rechts nach hinten auf der Bodenfläche dargestellt). Also gilt:

s2 = ha2 + ( 1 2 a)2

Weil wir a suchen, stellen wir nach a um:

( 1 2 a)2 = s2 - ha2

( 1 2 a)2 = 8,572 - 7,832 = 73,5 - 61,25 = 12,25

Also gilt 1 2 a = 12.25 m ≈ 3,5 m

Somit gilt: a ≈ 7 m

Bestimmung der Grundfläche G

Um die Grundfläche dieser Pyramide zu bestimmen, müssen wir einfach die Grundflächenlänge a zum Quadrat nehmen:

Die Grundflächelänge a ist ja mit a = 7 m bereits bekannt.

somit gilt: G = a² = (7 m)² = 49 m²

Pyramide (Volumenberechnung)

Beispiel:

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Eine gerade Pyramide hat eine quadratische Grundfläche mit den folgenden Größen:
Grundfläche G = 49 cm² und Volumen V = 130,67 cm.
Berechne die Pyramidenhöhe h und die Höhe der Seitenfläche ha.

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Bestimmung der Pyramidenhöhe h

Die Grundfläche G ist ja mit G = 49 cm² bereits bekannt.

Da sich ja das Volumen V = 1 3 G ⋅ h zusammensetzt, können wir diese Formel nach h umstellen und erhalten
h = 3⋅V G :

Das Volumen V ist ja mit V = 130,67 cm³ bereits bekannt.

somit gilt: h = 3⋅V G = 3⋅130,67 cm³ 49 cm² ≈ 8 cm

Bestimmung der Höhe der Seitenfläche ha

Um ha zu berechnen, müssen wir zuerst die Grundseitenlänge a berechnen:

Die Grundfläche G ist ja mit G = 49 cm² bereits bekannt.

Und da diese Grundfläche ja ein Quadrat mit Seitenlänge a ist, gilt: G = a² oder eben:

a = G = 49 cm = 7 cm

Die Pyramindenhöhe h ist ja mit h = 8 cm bereits bekannt.

Wir erkennen in der Skizze ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse ha, einer Kathete h und der anderen Kathete 1 2 a (gestrichelt dargestellt auf der Bodenfläche). Also gilt:

ha2 = h2 + ( 1 2 a)2

Da ja h und a gegeben sind, können wir einfach einsetzen:

ha2 = 82 + 3,5 2 = 64 + 12,25 = 76,25

Also gilt ha = 76.25 cm ≈ 8,73 cm