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 = 6 mm, b = 9 mm und c = 3 mm.
Berechne die Länge der Raumdiagonale.

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Die Bodendiagonale d1 ist die Hypotenuse eines rechtwinklingen Dreiecks mit den Katheten a = 6 mm und b = 9 mm, folglich gilt nach dem Satz des Pythagoras:

d12 = a² +b² = (6 mm)2 + (9 mm)2 = 36 mm² + 81 mm² = 117 mm²

d1 = 117 mm ≈ 10.817 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 = ( 117 mm)2 + (3 mm)2 = 117 mm² + 9 mm² = 126 mm²

Da d12 = a2 +b2 gilt, kann man die Raumdiagonale auch schneller mit der Formel
d2 = a2 + b2 + c2 = 36 mm² + 81 mm² + 9 mm² = 126 mm²
berechnen.

d = 126 mm ≈ 11.225 mm

Dreiecke im Quader

Beispiel:

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Ein Quader hat die Kantenlängen a = 3 mm, b = 4 mm und c = 7 mm.
Berechne den Umfang U und den Flächeninhalt A des abgebildeten (grünen) Dreiecks.

Lösung einblenden

Die Bodendiagonale d1 ist die Hypotenuse eines rechtwinklingen Dreiecks mit den Katheten a= 3 mm und b = 4 mm, folglich gilt nach dem Satz des Pythagoras:

d12 = a² + b² = (3 mm)2 + (4 mm)2 = 9 mm² + 16 mm² = 25 mm²

d1 = 25 mm ≈ 5 mm

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 = ( 25 mm)2 + (7 mm)2 = 25 mm² + 49 mm² = 74 mm²

d = 74 mm ≈ 8.602 mm

Für den Umfang U gilt somit:
U = d1 + d + c ≈ 5 mm + 8.6 mm + 7 mm ≈ 20.6 mm

Für den Flächeninhalt A gilt dann wegen des rechten Winkels zwischen d1 und 7:
A = 1 2 d1 ⋅c ≈ 1 2 ⋅5 mm⋅ 7 mm ≈ 17.5 mm²

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 = 6 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 + 32 = 61,31 + 9 = 70

Also gilt s = 70.31 cm ≈ 8,4 cm

Kanten bei einer Pyramide

Beispiel:

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

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 m ≈ 7,8 m

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 m ≈ 8,5 m

Anwendungen Pythagoras

Beispiel:

Ein Haus hat eine Gesamthöhe von 10,5m. Die (fünfeckigen) Stirnseiten sind 10m breit. Die rechteckigen Seitenflächen sind 8m lang und vom Boden bis zur Dachkante 6m hoch. Berechne die Fläche des Hausdachs.

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Es gilt:

4.52 + 52 =h2

20.25 +25 = h2

45.25 = h2 |

6.73 ≈ h

Um die gesuchte Fläche zu berechnen, muss nun zunächst diese Hypotenuse mit 8m multipliziert werden.

Somit erhalten wir für eine Hälfte der gesuchten Fläche: AH ≈ 53.81m2

Für die Gesamtfläche gilt dann:
A ≈ 107.63m2

Pyramide (Oberflächenberechnung)

Beispiel:

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Eine gerade Pyramide hat eine quadratische Grundfläche mit den folgenden Größen:
Grundfläche G = 25 m² und Mantelfläche M = 55,9 m².
Berechne die Grundflächenlänge a und die Pyramidenhöhe h.

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Bestimmung der Grundflächenlänge a

Die Grundfläche G ist ja mit G = 25 m² bereits bekannt.

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

a = G = 25 m = 5 m

Bestimmung der Pyramidenhöhe h

Um h zu berechnen, müssen wir zuerst die Seitenhöhe ha berechnen:

ha ist ja die Höhe der Seitenfläche. Und da die Mantelfläche aus 4 solchen gleichen Seitenflächen besteht und die Mantelfläche M ja mit M = 55,9 m² bereits bekannt ist, gilt für eine solche Seitenfläche AS = 1 4 ⋅ 55,9 m² = 13.975 m².

Zum anderen gilt aber auch
AS = 1 2 a⋅ha, also: 13.975 m² = 1 2 a⋅ha oder eben

ha = 2⋅13.98 a

Die Grundflächenlänge a ist ja mit a = 5 m bereits bekannt.

somit gilt: ha = 27.95 5 m ≈ 5,59 m

Die Grundflächelänge a ist ja mit a = 5 m 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

Weil wir h suchen, stellen wir nach h um:

ha2 - ( 1 2 a)2 = h2

h2 = 5,592 - 2,52 = 31,25 - 6,25 = 25

Also gilt h = 25 m ≈ 5 m

Pyramide (Volumenberechnung)

Beispiel:

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

Eine gerade Pyramide hat eine quadratische Grundfläche mit den folgenden Größen:
Kantenlänge s = 5,74 m und Höhe der Seitenfläche ha = 5,39 m.
Berechne die Pyramidenhöhe h und die Grundflächenlänge a.

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Bestimmung der Pyramidenhöhe h

Die Höhe einer Seitenfläche ist ja mit ha = 5,39 m bereits bekannt.

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

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 = 5,742 - 5,392 = 33 - 29 = 4

Also gilt 1 2 a = 4 m ≈ 2 m

Somit gilt: a ≈ 4 m

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

Weil wir h suchen, stellen wir nach h um:

ha2 - ( 1 2 a)2 = h2

h2 = 5,392 - 22 = 29 - 4 = 25

Also gilt h = 25 m ≈ 5 m

Bestimmung der Grundflächenlänge a

Die Grundflächenlänge a wurde ja bereits oben als a = 4 m berechnet.