Aufgabenbeispiele von Pythagoras
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Hypothenuse bestimmen (mit Pyth.)
Beispiel:
Berechne die Länge der Hypotenuse.
Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind die beiden Katheten (also die beiden Seiten, die am rechten Winkel anliegen) gegeben.
Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:
42 + 32 = a2
16 + 9 = a2
25 = a2 |
5 = a
Die gesuchte Länge ist somit a = 5 cm.
Pythagoras mit ganzen Zahlen
Beispiel:
Berechne die fehlende Länge im abgebildeten rechtwinkligen Dreieck.
Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind eine Kathete und die Hypotenuse (längste Seite gegenüber dem rechten Winkel) gegeben.
Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:
112 + c2 = 612
121 + c2 = 3721 | - 121
c2 = 3600 |
c = 60
Pythagoras mit reelen Zahlen
Beispiel:
Berechne die fehlende Länge im abgebildeten rechtwinkligen Dreieck.
Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind eine Kathete und die Hypotenuse (längste Seite gegenüber dem rechten Winkel) gegeben.
Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:
422 + c2 = 642
1764 + c2 = 4096 | - 1764
c2 = 2332 |
c ≈ 48.29
Pythagoras (ohne Skizze)
Beispiel:
In einem rechtwinkligen Dreieck sind die Länge einer Kathete b = 56 mm und die Länge der Hypotenuse a = 71 mm gegeben. Berechne die Länge der anderen Kathete.
Runde auf zwei Stellen nach dem Komma.
Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind eine Kathete und die Hypotenuse (längste Seite gegenüber dem rechten Winkel) gegeben.
Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:
562 + c2 = 712
3136 + c2 = 5041 | - 3136
c2 = 1905 |
c ≈ 43.65
Quadrate über rechtwinkl. Dreieck
Beispiel:
Berechne den Flächeninhalt der roten Fläche A.
Nach dem Satz des Pythagoras gilt:
36 + 92 = A
36 + 81 = A
117 = A
Der gesuchte Flächeninhalt ist somit A = 117 mm2.
Flächeninhalt eines rechtwinkl. Dreiecks
Beispiel:
Berechne den Flächeninhalt des abgebildeten rechtwinkligen Dreiecks.
Als erstes berechnen wir die Länge der anderen Kathete:
Im vorliegenden rechtwinkligen Dreieck sind eine Kathete und die Hypotenuse (längste Seite gegenüber dem rechten Winkel) gegeben.
Somit kann man ganz einfach den Satz des Pythagoras anwenden:
112 + b2 = 612
121 + b2 = 3721 | - 121
b2 = 3600 |
b = 60
Da im rechtwinkligen Dreieck ja immer die eine Kathete gleichzeitig die Höhe auf der andere Kathete ist, kann man den Flächeninhalt ganz einfach berechnen als:
A = ⋅ 11 mm ⋅ 60 mm
also A = 330 mm2
Pythagoras im Rechteck und Dreieck
Beispiel:
Berechne die fehlende Länge a im abgebildeten Rechteck.
Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.
Im vorliegenden Rechteck sind teilt die rote Diagonale das Rechteck in zwei (kongruente) Dreiecke. In einem dieser beiden rechtwinkligen Dreiecke können wir mit Hilfe des Satzes des Pythagoras die fehlende Strecke a berechnen.
42 + a2 = 72
16 + a2 = 49 | - 16
a2 = 33 |
a = ≈ 5.74
Die gesuchte Länge ist somit a ≈ 5.74 mm.
Pyth. im Rechteck und Dreieck (ohne Skizze)
Beispiel:
Ein gleichschenkliges Dreieck hat b=6 mm als Länge der Basis und h=9 mm als Länge der Höhe auf die Basis. Berechne die Länge der beiden Schenkel des Dreieck.
Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.
Im vorliegenden gleichschenkligen Dreieck teilt die Höhe das Dreieck in zwei kongruente Hälften. Bei diesen beiden Teildreiecken ist demnach also jeweils die untere waagrechte Seite 3 mm lang.
In einem dieser beiden rechtwinkligen Dreiecke können wir mit Hilfe des Satzes des Pythagoras die fehlende Strecke a berechnen.
32 + 92 = a2
9 + 81 = a2
90 = a2 |
a = ≈ 9.49
Die gesuchte Länge ist somit a ≈ 9.49 mm.
Pythagoras rückwärts
Beispiel:
Gegeben ist ein Quadrat mit der Diagonalenlänge d=7 cm Berechne den Umfang dieses Quadrats.
Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.
Mit Hilfe des Satzes des Pythagoras können wir die Länge der Diagonalen eines Quadrats in Abhängigkeit von der Kantenlänge a ausdrücken. Dabei gilt:
a2 + a2 = d2
2a2 = d2 |
also gilt d= = ⋅ a
oder eben a =
Somit gilt in unserem Fall: a =
Für den Umfang gilt dann: U = 4 ⋅ a ≈ 4 ⋅ 4.95 cm ≈ 19.8 cm
Pythagoras rückwärts (schwer)
Beispiel:
Gegeben ist ein Rechteck mit der Diagonalenlänge d=65 m und dem Umfang 158 m.
Berechne den Flächeninhalt des Rechtecks.
Wenn wir die beiden Seitenlängen des Rechtecks a und b nennen, gilt für den Umfang:
I: U=2⋅a + 2⋅b
Außerdem können wir mit Hilfe des Satzes des Pythagoras die Länge der Diagonalen eines Rechtecks in Abhängigkeit von a und b ausdrücken. Dabei gilt:
II: a2 + b2 = d2
Konkret in dieser Aufgabe bedeutet das:
I: 158=2⋅a + 2⋅b | :2
II: a2 + b2 = 652
vereinfacht
I: 79=a + b
II: a2 + b2 = 4225
Wenn wir nun die erste Gleichung nach b auflösen erhalten wir
I: b = 79 - a
II: a2 + b2 = 4225
Jetzt setzen wir das b in Gleichung I in die Gleichung II ein:
II: a2 + (79 - a)2 = 4225
Durch Ausmultiplizieren mit der binomischen Formel erhalten wir:
|
= |
|
|
|
= |
|
|
|
eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):
a1,2 =
a1,2 =
a1,2 =
a1 =
a2 =
Man kann erkennen, dass die Summe der beiden Lösungen gerade wieder den halben Umfang ergibt (vergleiche Gleichung I oben)
(I) 79 = 63 + 16
Das bedeutet, dass die beiden Lösungen gerade die beiden gesuchten Seitenlängen des Rechtecks sind.
Jetzt ist der Flächeninhalt des Rechtecks leicht zu berechnnen:
A = a ⋅ b = 63 m ⋅ 16 m = 1008 m2
Abstand zweier Punkte
Beispiel:
Berechne den Abstand der beiden Punkte A(-5|1) und B(1|3) im Koordinatensystem.
Runde das Ergebnis auf zwei Nachkommastellen.
Wie man in der Skizze rechts gut erkennen kann, lässt sich der Abstand zwischen zwei Punkten als Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks mit Hilfe des Satzes des Pythagoras berechnen.
Dabei ist die Länge der waagrechten Kathete gerade die Differenz der x-Werte der beiden Punkte:
dx =
1 -
Und die Länge der senkrechten Kathete ist die Differenz der y-Werte der beiden Punkte:
dy =
3 -
Jetzt können wir den Satz des Pythagoras anwenden:
d2 = 62 + 22
d2 = 36 + 4
d2 = 40
d =
Für den Abstand der beiden Punkte gilt also: d ≈ 6.32
Anwendungen Pythagoras
Beispiel:
Ein Haus hat eine Gesamthöhe von 13,5m. Die (fünfeckigen) Stirnseiten sind 12m breit. Die rechteckigen Seitenflächen sind 8m lang und vom Boden bis zur Dachkante 9m hoch. Berechne die Fläche des Hausdachs.
Es gilt:
4.52 + 62 =h2
20.25 +36 = h2
56.25 = h2 |
7.5 ≈ 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 ≈ 60m2
Für die Gesamtfläche gilt dann:
A ≈ 120m2