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/mathe/306696/aufgabengruppe

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Aufgabengruppe

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Aufgabengruppe

Eine Skulptur aus Leichtmetall in einer Kunsthalle hat die Form eines nicht symmetrischen Trapezes , aus dem ein Dreieck ausgeschnitten wurde. Das Trapez wird modellhaft in einem kartesischen Koordinatensystem des betrachtet. Der Hallenboden liegt in der -Koordinatenebene und der Punkt im Koordinatenursprung. Die Punkte , , und bilden die Eckpunkte des Trapezes. Die Koordinaten der Punkte sind Längenangaben in der Einheit Dezimeter. Auf die Mitführung von Einheiten während der Rechnungen kann verzichtet werden.

Bild
Aufgabe 1

Die Punkte und legen die Ebene fest. Ermitteln Sie jeweils eine Gleichung von in Parameter- und Koordinatenform.

[ Mögliches Teilergebnis: ] [6 BE]

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Lösung
Voraussetzung
Ebene von Parameterform in Koordinatenform umwandeln
Strategie

Teil 1

  • Berechne

Teil 2

  • Berechne
  • Mache den Ansatz
  • Setze in ein, um zu bestimmen.
Schritte

Ermittle jeweils eine Gleichung von in Parameter- und Koordinatenform

Gegeben: Die Punkte , , .

Parameterform:

Koordinatenform:

Berechne

Setze in ein:

Aufgabe 2

Berechnen Sie den Neigungswinkel der Trapezfläche gegenüber dem Hallenboden. Runden Sie Ihr Ergebnis auf zwei Nachkommastellen. [3 BE]

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Lösung
Voraussetzung
Schnittwinkel in der analytischen Geometrie
Strategie
  • Berechne .
Schritte

Berechne den Neigungswinkel der Trapezfläche gegenüber dem Hallenboden

Der Neigungswinkel der Ebene zum Hallenboden beträgt rund .

Aufgabe 3

Erläutern Sie, wie Sie den Inhalt der Trapezfläche berechnen können, ohne diese Rechnung konkret durchzuführen. Hinweis: Die ausgeschnittene Dreiecksfläche ist bei der Erläuterung nicht zu berücksichtigen. [4 BE]

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Lösung
Voraussetzung
Flächeninhalt eines Dreiecks im Koordinatensystem
Strategie
  • Teile das Trapez in zwei Dreiecke.
Schritte

Erläutere, wie Du den Inhalt der Trapezfläche berechnen kannst, ohne diese Rechnung konkret durchzuführen

Teile das Trapez in zwei Dreiecke.

Aufgabe 4

Der Punkt ist der Schnittpunkt der beiden Diagonalen und (siehe Skizze). Bestimmen Sie die Koordinaten des Punktes .

[Mögliches Ergebnis: ] [5 BE]

Bild
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Lösung
Voraussetzung
Lagebeziehung zwischen zwei Geraden
Strategie

Der Punkt ist der Schnittpunkt der beiden Diagonalen und . Bestimme die beiden Geradengleichungen und setze .

Schritte

Bestimme die Koordinaten des Punktes

Der Punkt ist der Schnittpunkt der beiden Diagonalen und . Bestimme die beiden Geradengleichungen.

Gegeben: die Punkte , , und .

Aus Gleichung folgt:

Aus Gleichung folgt:

Prüfe Gleichung :

Setze in ein:

Die Koordinaten des Punktes sind .

Aufgabe 5

Für den Punkt des Dreiecks gilt: . Berechnen Sie die Maßzahl der Länge der Dreiecksseite und die Koordinaten des Punktes , wenn die Dreiecksseite parallel zu ist und gilt. [5 BE]

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Lösung
Voraussetzung
Länge eines Vektors
Strategie

Teil 1

  • Berechne und .

Teil 2

  • Berechne und .
  • Berechne .
  • Dann gilt
Schritte

Berechne die Maßzahl der Länge der Dreiecksseite

Gegeben: und .

Die Maßzahl der Länge der Dreiecksseite ist .

Berechne die Koordinaten des Punktes , wenn die Dreiecksseite parallel zu ist und gilt

Es gilt: und .

mit

Der Einheitsvektor des Vektors ist .

Dann gilt für den Vektor

.

Die Koordinaten des Punktes sind .