Aufgabenbeispiele von Prismen

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Würfel V+O rückwärts

Beispiel:

Ein Würfel hat die Oberfläche O = 150 dm². Berechne die Kantenlänge.

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

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:

150 dm² = 6 ⋅ ⬜2

Wenn 6 ⬜2 das Gleiche wie 150 ist, dann muss doch ein ⬜2 ein Sechstel von 150, also 25 ergeben.

25 dm² = ⬜2

Mit gezieltem Probieren findet man, dass dies mit a = 5 dm funktioniert.

Volumen eines Prisma

Beispiel:

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

Berechne das Volumen V des dargestellten, senkrechten Prismas.

Lösung einblenden

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 9 cm nach schräg hinten ist.
Die Fläche der Grundseite berechnet man mit:
A = 1 2 ⋅ Grundseite ⋅ Höhe (wofür beim rechtwinkligen Dreieck die Katheten benutzt werden können)
also hier:

A = 1 2 ⋅ 7 cm ⋅ 6 cm = 21 cm²

Das wird dann mit der Höhe multipliziert: V = 21 cm² ⋅ 9 cm = 189 cm³

Volumen eines Prisma 2

Beispiel:

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

Ein Prisma hat die abgebildete Figur als Grundfläche und
die Höhe h = 50 mm. Berechne das Volumen des Prismas.

Lösung einblenden

Wir berechnen natürlich zuerst den Flächeninhalt der abgebildeten Grundfläche und nutzen hierfür die Flächeninhaltsformel des Dreiecks:

G = 1 2 c ⋅ hc

Dazu müssen wir zuerst noch die Höhe hc mit dem Satz des Pythagoras (im rechtwinkligen halben Dreieck) berechnen:

hc2 + ( 5 2 )2 = 52 |-( 5 2 )2

hc2 = 52 - ( 5 2 )2 = 52 - 2.52 = 25 - 6.25= 18.75

Daraus ergibt sich:

hc = 18,75 ≈ 4.33

Und daraus ergibt sich wiederum für die Grundfläche G:

G = 1 2 c ⋅ hc = 1 2 ⋅ 5 ⋅ 4.33 ≈ 10.8

Man hätte den Flächeninhalt des gleichseitigen Dreiecks auch mit dessen Flächenformel berechnen können:
G = 3 4 a2 = 3 4 25 ≈ 10.8

Um nun das gesuchte Volumen des Prismas zu berechnen, müssen wir nur noch die Grundfläche G mit der Höhe h=50 mm multiplizieren:

V = G ⋅ h ≈ 10.8 mm² ⋅ 50 mm ≈ 541.3 mm³

Prismavolumen rückwärts (Skizze Grundfläche)

Beispiel:

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

Ein Prisma hat das Volumen V = 160 m³, die Höhe h = 40 m und als Grundfläche das abgebildete rechtwinklige gleichschenklige Dreieck.
Berechne die rote Strecke x.

Lösung einblenden

Da ja für das Volumen eines Prismas V = G ⋅ h gilt, können wir umgekehrt sofort die Grundfläche berechnen als :
G = V h 160 40 ≈ 4

Jetzt müssen wir uns eine Formel für das rechtwinklige gleichschenklige Dreieck mit Basisseitenlänge x herleiten (oder in der Formelsammlung suchen ;-):

Nach dem Satz des Pythagoras gilt:

s2 + s2 = x2

also 2s2 = x2 oder eben s2 = 1 2 x2

Für den Flächeninhalt des rechtwinklig und gleichschenkligen Dreiecks gilt wegen des rechten Winkels oben in C aber:
A = 1 2 s ⋅ s = 1 2 s2

mit s2 = 1 2 x2 gilt somit;

A = 1 2 1 2 x2 = 1 4 x2

Hier können wir jetzt die bereits ermittelte Grundfläche G = 4 einsetzen:

4 ≈ 1 4 x2 | ⋅4

16 ≈ x2

x ≈ 16 ≈ 4

Für x = 4 m ist somit die Grundfläche G ≈ 4 m² und das Volumen des Prismas V ≈ 160 m³