Flächeninhalt ebener Figuren- Teil 2

Flächeninhalt Dreieck

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Vorüberlegungen: Dem Dreieck auf der Spur

1. Teil: Wie ändert sich der Flächeninhalt?

Aufgabenstellung: Ziehe am Eckpunkt C des Dreiecks ABC. Beobachte, wie sich der Flächeninhalt verändert. 1. Wann wird der Flächeninhalt größer? je näher man C zur Seite [AB] bewegt. Das Dreieck ist dabei NICHT stumpfwinklig. je weiter weg man C von der Seite [AB] bewegt. Das Dreieck ist dabei NICHT stumpfwinklig. je weiter weg man C senkrecht von der Geraden $\overline {AB}$ bewegt. je weiter weg man C senkrecht zur Geraden $\overline {AB}$ bewegt. 2. Wann wird der Flächeninhalt kleiner? je näher man C zur Seite [AB] bewegt. Das Dreieck ist dabei NICHT stumpfwinklig. je weiter weg man C von der Seite [AB] bewegt. Das Dreieck ist dabei NICHT stumpfwinklig. je weiter weg man C senkrecht von der Geraden $\overline {AB}$ bewegt. je weiter weg man C senkrecht zur Geraden $\overline {AB}$ bewegt. 3. Wann ändert sich der Flächeninhalt kaum, bzw. gar nicht? C wird nicht verändert Der Eckpunkt C nähert sich senkrecht der Seite [AB] C bewegt sich auf einer Strecke, parallel zur Seite [AB] 4. Auf welcher Linie musst Du C bewegen, damit der Flächeninhalt gleich bleibt? C wird auf der Senkrechten zur Grundseite [AB ] bewegt C wird auf einer Parallelen zur Grundseite [AB] bewegt Punkte: 0 / 0

2. Teil: TITEL

Aufgabenstellung: Ziehe am Eckpunkt C und beobachte, wie sich der Flächeninhalt verändert. Welche Eigenschaft besitzt die Linie, auf der sich C bewegt? [Lösung anzeigen][Lösung ausblenden] C bewegt sich auf der Parallelen zur Grundseite [AB]. Ihr Abstand entspricht der Höhe im Dreieck!

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Die Flächeninhaltsformel des Dreiecks

Mathematik scheint manchmal wie Zauberei...Warum?? Das erfährst Du im nächsten Abschnitt.

Fast wie Zauberei! Zweimal Unbekannt = Bekannt?

Wir wollen die Flächeninhaltsformel für Dreiecke herausfinden.
Doch, wie könnte man das nur machen?
In diesem Applet siehst Du das Dreieck ABC. Bearbeite die nebenstehende Aufgabenstellung.

Aufgabenstellung: Verfolge die in der Darstellung angegebenen Schritte 1-3. Beobachte was passiert. Hilft uns dieses Modell weiter, die Formel zu finden?

Leite daraus die Flächeninhaltsformel für Dreiecke her!
Bedenke, welche Flächeninhaltsformel Du vor Kurzem erst Kennen gelernt hast
Aufgabenstellung: Ergänze die fehlenden Felder in der Rechnung.
Gesucht: F_Dreieck

F_Dreieck = ??

F_{Parallelogramm} = g $\cdot$ h
F_{Parallelogramm} = F_Dreieck + F_Dreieck
F_{Parallelogramm} = 2 $\cdot$ F_Dreieck
g $\cdot$ h = 2 $\cdot$ F_Dreieck
${1 \over 2}$ $\cdot$ g $\cdot$ h = F_Dreieck

Super! Du hast die Flächeninhaltsformel für Dreiecke gefunden.

Begründe, warum man die Formel auf diesem Wege herleiten kann.

In dem Modell, das für die Herleitung der Flächeninhaltsformel hilfreich war, wurde die Ergänzungsgleichheit genutzt. Man ergänzt das Dreieck mit einem, zu diesem Dreieck, kongruenten zweiten Dreieck zu einem Parallelogramm. Dieses besitzt dieselbe Länge der Grundseite und dieselbe Länge der Höhe, wie das Ausgangsdreieck. Somit lässt sich Der Flächeninhalt des Parallelogramms berechnen. Da sich die Gesamtfläche des Parallelogramms aus den zwei Teilflächen der zueinander kongruenten Dreiecke zusammensetzt ist ein Dreieck damit halb so groß wie das Parallelogramm mit derselben Grundseite und Höhe.

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Aber nicht nur durch das Prinzip der Ergänzung kann man die Flächeninhaltsformel herleiten Ein ähnliches Prinzip hast Du auch schon kennen gelernt. Fülle den folgenden Lückentext aus.

Zerlegungsgleichheit ist das Stichwort! Ausgehend vom Parallelogramm lässt sich die Flächeninhaltsformel für Dreiecke herleiten, indem man ein Parallelogramm geeignet halbiert. Man halbiert hier dies entlang einer Diagonalen. Diese Halbierung zerlegt das Parallelogramm in zwei kongruente Dreiecke, die jeweils den gleichen Flächeninhalt besitzen und deren Gesamtflächeninhalt, also dem des Parallelogramms entspricht. Ein Dreieck ist damit halb(4 geteilt durch 2) so groß wie ein Parallelogramm mit derselben Grundseite und Höhe (vier Buchstaben).

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Wie Du siehst gibt es mehrere Ansatzmöglichkeiten, um ein Problem, wie die Suche nach der Flächeninhaltsformel zu lösen.

Mit dem Prinzip der Ergänzungsgleichheit geht man von dem unbekannten Flächeninhalt (Dreieck) aus und versucht die Figur geeignet zu ergänzen , um sich die bekannte Flächeninhaltsformel (des Parallelogramms)zu nutze zu machen.
Beim Prinzip der Zerlegungsgleichheit geht man von einer bereits bekannten Flächeninhaltsformel (Parallelogramm) aus und versucht durch geeignete Zerlegung, die unbekannte Formel zu ermitteln.

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Zusammenfassung

Übertrage den roten Merkkasten in dein Heft, damit Du die Flächeninhaltsformel für Dreiecke auch Zuhause nachschauen kannst:

Merke:

Den Flächeninhalt des Dreiecks berechnet man durch: FDreieck = ${1 \over 2} \cdot g \cdot h$ mit g als Grundseite und h als der dazugehörigen Höhe.

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Vertiefen und Erweitern

Du hast nun eine Möglichkeit kennen gelernt, wie man die Flächeninhaltsformel für Dreiecke herleiten kann. Dies ist aber natürlich nicht der einzige Lösungsansatz.
Im nächsten Abschnitt lernst Du weitere kennen. Versuche die Lösungsideen nachzuvollziehen und bearbeite die Aufgabenstellungen. Leite daraus jeweils algebraisch die Flächeninhaltsformel für Dreiecke her.

Herleitungsidee 2

Aufgabenstellung: 1.Wie wurde das Dreieck zerlegt? [Lösung anzeigen][Lösung ausblenden] Man zeichnet die Mittelparallele des Dreiecks zur Grundseite ein und schneidet diese mit der Höhe zu dieser Grundseite. 2.Welche Figur ensteht? [Lösung anzeigen][Lösung ausblenden] Es entsteht ein Rechteck 3.Wie erhält man die Figur? [Lösung anzeigen][Lösung ausblenden] Durch Zerlegung des Ursprungsdreiecks und Ergänzung 5.Um welche Punkte werden die Teildreiecke gedreht? Um wieviel Grad werden sie gedreht?[Lösung anzeigen][Lösung ausblenden] Die Teildreiecke werden um die Seitenmittelpunkte gedreht. Sie werden um 180° gedreht 6.Welche Höhe besitzt die neue Figur, im Vergleich zum Ursprungsdreieck?[Lösung anzeigen][Lösung ausblenden] Die Höhe des Rechtecks ist halb so groß, wie die Höhe des Ausgangsdreiecks 7.Welche Länge besitzt ihre Grundseite?[Lösung anzeigen][Lösung ausblenden] Die Grundseite ist genauso lang, wie die des Ausgangsdreiecks.

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Aufgabenstellung: Wie wurde das Dreieck zerlegt? Welche Figur ensteht bei der Ergänzung? Wie entsteht diese Figur? Um welchen Punkt wird das kleine Teildreieck gedreht? Um wieviel Grad wird es gedreht? Welche Höhe besitzt die neue Figur im Vergleich zum Dreieck

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Aufgabenstellung: Wie wurde das Dreieck zerlegt? Welche Figur ensteht bei der Ergänzung? Um welchen Punkt werden jeweils die Teildreiecke gedreht? Um wieviel Grad werden sie gedreht? Welche Höhe besitzt die erhaltene Figur? Zeige, dass die Grundseite der neuen Figur halb so lang ist, wie die Grundseite des Dreiecks!

Übung

In dieser Tabelle sind einige Maße von verschiedenen Dreiecken angegeben, andere Maße fehlen.

Arbeitsauftrag:

Berechne die fehlenden Werte und fülle die Lücken aus. Ordne auch das passende Dreieck zu.

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