Aufgabenbeispiele von in Körpern
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Raumdiagonale
Beispiel:
Ein Quader hat die Kantenlängen a = 5 cm, b = 9 cm und c = 4 cm.
Berechne die Länge der Raumdiagonale.
Die Bodendiagonale d1 ist die Hypotenuse eines rechtwinklingen Dreiecks mit den Katheten a = 5 cm und b = 9 cm, folglich gilt nach dem Satz des Pythagoras:
d12 = a² +b² = (5 cm)2 + (9 cm)2 = 25 cm² + 81 cm² = 106 cm²
d1 = cm ≈ 10.296 cm
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 = ( cm)2 + (4 cm)2 = 106 cm² + 16 cm² = 122 cm²
Da d12 = a2 +b2 gilt, kann man die Raumdiagonale auch schneller mit der Formel
d2 = a2 + b2 + c2 = 25 cm² + 81 cm² +
16 cm² = 122 cm²
berechnen.
d = cm ≈ 11.045 cm
Dreiecke im Quader
Beispiel:
Ein Quader hat die Kantenlängen a = 4 cm, b = 5 cm und c = 4 cm.
Berechne den Umfang U und den Flächeninhalt A des abgebildeten (grünen) Dreiecks.
Die Seitenwanddiagonale d1 ist die Hypotenuse eines rechtwinklingen Dreiecks mit den Katheten b= 5 cm und c = 4 cm, folglich gilt nach dem Satz des Pythagoras:
d12 = b² + c² = (5 cm)2 + (4 cm)2 = 25 cm² + 16 cm² = 41 cm²
d1 = cm ≈ 6.403 cm
Die Raumdiagonale ist d ist die Hypotenuse des rechtwinklingen Dreiecks mit den Katheten d1 und a, folglich gilt nach dem Satz des Pythagoras:
d2 = d1² + a² = ( cm)2 + (4 cm)2 = 41 cm² + 16 cm² = 57 cm²
d = cm ≈ 7.55 cm
Für den Umfang U gilt somit:
U = d1 + d + a ≈ 6.4 cm +
7.55 cm + 4 cm ≈ 17.95 cm
Für den Flächeninhalt A gilt dann wegen des rechten Winkels zwischen d1 und 4:
A = d1 ⋅a ≈ ⋅6.4 cm⋅
4 cm ≈ 12.81 cm²
Kanten bei einer Pyramide nur vorwärts
Beispiel:
Eine gerade Pyramide hat eine rechteckige Grundfläche mit den folgenden Längen: a = 8 mm, b = 8 mm, h = 6 mm.
Berechne hb und s.
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 a (gestrichelt dargestellt auf der Bodenfläche). Also gilt:
hb2 = h2 + (a)2
Da ja h und a gegeben sind, können wir einfach einsetzen:
hb2 = 62 + 4 2 = 36 + 16 = 52
Also gilt hb = mm ≈ 7,2 mm
Wir erkennen in der Skizze ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse s, einer Kathete hb und der anderen Kathete b (rechts nach hinten auf der Bodenfläche dargestellt). Also gilt:
s2 = hb2 + (b)2
Da ja hb und b gegeben sind, können wir einfach einsetzen:
s = 7,212 + 42 = 51,98 + 16 = 68
Also gilt s = mm ≈ 8,2 mm
Kanten bei einer Pyramide
Beispiel:
Eine gerade Pyramide hat eine rechteckige Grundfläche mit den folgenden Längen: a = 5 cm, b = 5 cm, s = 6.1 cm.
Berechne h und hb.
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 s, einer Kathete hb und der anderen Kathete b (rechts nach hinten auf der Bodenfläche dargestellt). Also gilt:
s2 = hb2 + (b)2
Weil wir hb suchen, stellen wir nach hb um:
s2 - (b)2 = hb 2
hb2 = 6,12 - 2,52 = 37,21 - 6,25 = 30,96
Also gilt hb = cm ≈ 5,6 cm
Wir erkennen in der Skizze ein rechtwinkliges Dreieck mit der Hypotenuse hb, einer Kathete h und der anderen Kathete a (gestrichelt dargestellt auf der Bodenfläche). Also gilt:
hb2 = h2 + (a)2
Weil wir h suchen, stellen wir nach h um:
hb2 - (a)2 = h2
h2 = 5,562 - 2,52 = 30,96 - 6,25 = 24,71
Also gilt h = cm ≈ 5 cm
Anwendungen Pythagoras
Beispiel:

Ein Kegel ist 25 cm hoch. Sein Grundkreis hat einen Durchmesser von 70 cm. Wie lang ist die Strecke von einem Punkt auf dem Grundkreis zur Spitze?

Es gilt:
352 + 252 =h2
1225 +625 = h2
1850 = h2 |
43.01 ≈ h
Somit gilt für die gesuchte Hypotenuse:
h ≈ 43.01cm
Pyramide (Oberflächenberechnung)
Beispiel:
Eine gerade Pyramide hat eine quadratische Grundfläche mit den folgenden Größen:
Oberfläche O = 105,97 cm² und Grundfläche G = 36 cm².
Berechne die Grundflächenlänge a und die Mantelfläche M.
Bestimmung der Grundflächenlänge a
Die Grundfläche G ist ja mit G = 36 cm² bereits bekannt.
Und da diese Grundfläche ja ein Quadrat mit Seitenlänge a ist, gilt: G = a² oder eben:
a = = cm = 6 cm
Bestimmung der Mantelfläche M
Da sich ja die Oberfläche aus Grundfläche und Mantelfläche zusammensetzt, können wir die Mantelfläche dieser Pyramide einfach als Differenz M = O - G bestimmen:
somit gilt: M = O - G = 105,97 cm² - 36 cm² = 69,97 cm²
Pyramide (Volumenberechnung)
Beispiel:
Eine gerade Pyramide hat eine quadratische Grundfläche mit den folgenden Größen:
Pyramidenhöhe h = 5 m und Volumen V = 135 m.
Berechne die Grundflächenlänge a und die Grundfläche G.
Bestimmung der Grundflächenlänge a
Um a zu berechnen, müssen wir zuerst die Grundfläche G berechnen:
Da sich ja das Volumen V = G ⋅ h zusammensetzt, können wir diese Formel nach G umstellen und erhalten
G = :
Das Volumen V ist ja mit V = 135 m³ bereits bekannt.
somit gilt: G = = ≈ 81 m²
Und da diese Grundfläche ja ein Quadrat mit Seitenlänge a ist, gilt: G = a² oder eben:
a = = m = 9 m
Bestimmung der Grundfläche G
Die Grundfläche G wurde ja bereits oben als G = 81 m² berechnet.
