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Geometrie mit Spaß lernen
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Strecken ohne Schrecken 11
Vierstreckensatz (auch Strahlensatz)
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ab Jahrgangsstufe 9 ( erstellt 13. Februar 2007 ff., überarbeitet 19.04.2008) |
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Hi du, da du wieder hier bist, habe ich dich noch nicht gelangweilt. Heute will ich dich mit den Geheimnissen des Vierstreckensatzes vertraut machen. Wie der Name es schon verrät, geht es hier um vier Streckenlängen in Dreiecken. Kommt dir das nicht irgendwie bekannt vor? Ja, ja der Vierstreckensatz ist der Cousin der Ähnlichkeitssätze. Meistens kann man beide verwenden, aber nicht immer. Beide sind hervorragende Werkzeuge. Vergleichen wir sie einmal mit Hämmern. Der Ähnlichkeitssatz ist ein normaler Hammer, während der Vierstreckensatz ein Zimmermannshammer ist, mit dem man zusätzlich auch noch Nägel ziehen kann.
Halten wir aber mal fest, bei beiden kennst du in zwei Dreiecken drei Streckenlängen und berechnest dann mit Hilfe von Seitenverhältnissen eine unbekannte vierte Seite. Also es besteht keinerlei Grund vor dem Vierstreckensatz Angst zu haben. Ich verspreche dir, du wirst es lernen. Ich erkläre es ganz langsam und ausführlich, und außerdem bestimmst ja immer noch du deine Lerngeschwindigkeit.
Damit das Lernen auch richtig bequem ist, musst du meine Webseite so einstellen, dass du oben am Bildschirmrand gerade noch die Ziffern zum Ein- und Ausblenden meiner Plaudereien siehst. Dann schiebst du das Arbeitsblatt am roten Balken etwas zur Seite. Dann ist im Rand genügend Platz. Wie viele Ebenen es zum Ein- und Ausblenden gibt, siehst du ja an den Ziffern. . Alles klar? Dann starten wir. Schiebe das Applet nach links.
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| Nr. 1 |
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Was siehst du links ? Betrachte nur die Grafik. Hier wird eine Strecke [AB] mit dem Streckungsfaktor k = 0,6 zentrisch gestreckt. In der Grafik kannst du jeden der Punkte mit der Maus packen und verschieben. Die Streckenlängen verändern sich, auch Z lässt sich verschieben. Den Streckungsfaktor k kannst du unten mit dem Schieberegler verändern. Die Schrittweite beträgt 0,1. Probier' es aus!
Bei positivem Streckungsfaktor erhälts du eine sogenannte V-Figur und bei negativem k eine X-Figur.
So und jetzt schauen wir die Grafik ganz anders an. Wir vergessen die zentrische Streckung, ja manchmal muss man in der Mathematik Sehgewohnheiten ablegen, und betrachten die Grafik durch die Brille der "Ähnlichkeit". Was siehst du dann?
Du siehst . Das Dreieck AZB ist ähnlich zum Dreieck A'ZB'. Warum? Die Dreiecke stimmen in allen Winkeln überein.
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| Nr. 8 |
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Du hast ja recht, der Vierstreckensatz schaut in jedem Buch und jeder Formelsammlung etwas anders aus. Schon weil andere Bezeichnungen für die Punkte gewählt werden. Aus diesem Grund ist es ganz wichtig, dass du dich zunächst in alle möglichen V-Figuren und X-Figuren einsiehst, Deine Sehgewohnheit schärfst und damit auch deine Fähigkeit den Vierstreckensatz einzusetzen.
Es nützt nichts nur zu wissen, was eine Feile ist. Du musst auch feilen können und das dauert seine Zeit und braucht Übung. Und Übungen biete ich Dir unter dem Arbeitsblatt an.
Bei den ersten Übungen kannst du meinen Lösungsweg einblenden. Doch du solltest es erst selber versuchen. Bei weiteren Übungen gebe ich dann nur noch die Lösung an.
Per aspera ad astra!
Übung macht den Meister!
==> unter dem Applet geht es weiter!
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| Nr. 7 |
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Sowohl in der V-Figur als auch in der X-Figur gilt:
Werden zwei sich schneidende Geraden von zwei Parallelen geschnitten, dann gilt:
Die Streckenabschnitte auf der einen Geraden verhalten sich wie die entsprechenden Streckenabschnitte auf der anderen Geraden.
(1) =
(2) =
Die Streckenabschnitte auf den Parallelen verhalten sich wie die (von Z ausgehenden) zugehörigen Strecken auf einer Geraden.
(3) =
In deinem Buch schauen die Gleichungen aber anders aus? Na ja, du kannst die Brüche natürlich auch stürzen und Äquivalenzumformungen machen.
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| Nr. 6 |
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Wir testen die 3. Streckensatz in der V-Figur.
(3) =
= 5,09 : 8,49 = 0,6 = k
= 6 : 10 = 0,6 = k
Und jetzt husch, husch zur X-Figur.
= 5,09 : 8,49 = 0,6 = |k|
= 6 : 10 = 0,6 = |k|
Na gut, das hast du schon erwartet, dass der 3. Vierstreckensatz auch funktioniert. Jetzt ist es an der Zeit den Vierstreckensatz auch in Worte zu fassen.
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| Nr. 5 |
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Wir testen in der V-Figur den folgenden Streckensatz.
(2) =
= 8,49 : 3,39 = 2,5
(das lässt sich natürlich auch in Abhängigkeit von k angeben:
= 1: (1-0,6) = 2,5
Dies ist aber für die praktische Anwendung völlig unwesentlich)
= 7,21 : 2,88 = 2,5
Wir testen in der X-Figur. Stelle k auf k = -0,6.
= 8,49 : 13,58 = 0,625
= 7,21 : 11,54 = 0,625
Auch der 2. Vierstreckensatz funktioniert.
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| Nr. 4 |
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Wir testen in der V-Figur den folgenden Streckensatz. Dazu benutzen wir die Angaben aus dem Algebrafenster des Applets:
(1) =
= 5,09 : 8,49 = 0,6 = k
Die Werte im Algebrafenster sind gerundet, deswegen zeigt Dein Taschenrechner nicht genau 0,6 sondern 0,5995288575.
= 4,33 : 7,21 = 0,6 = k
Wir testen die Gleichung auch in der X-Figur. Dazu stellst du den Schieberegler auf k = -0,6.
= 5,09 : 8,49 = 0,6 = |k|
= 4,33 : 7,21 = 0,6 = |k|
Das Betragzeichen muss ich Dir hoffentlich nicht mehr erklären.
Vierstreckensatz Nr. 1 hat funktioniert.
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| Nr. 3 |
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Nachdem wir in den ähnlichen Dreiecken die sich entsprechenden Seiten bestimmt haben, können wir auf die Gleichheit nachfolgender Streckenverhältnisse schließen.
(1) =
(2) =
(3) =
So und jetzt wollen wir einmal testen, ob diese Gleichungen auch der Wirklichkeit standhalten. Damit du nachvollziehen kannst, wovon ich rede, musst du aber erst das Arbeitsblatt auf folgende Werte einstellen:
A(-1/11), B(9/11) und Z(5/5), den Schieberegler für k stellst Du bitte auf k = 0,6. Mit dem 1.Klick auf das Objekt aktivierst du es und mit dem 2.Klick und gedrückter Maustaste, kannst du das Objekt ziehen.
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| Nr. 2 |
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Du weist doch was in ähnlichen Dreiecken gilt?
Wenn Dreiecke ähnlich sind, dann stimmen sie im Verhältnis entsprechender Seiten überein.
Welche Seiten entsprechen sich nun in unseren Dreiecken?
==>
==>
==>
Es entsprechen sich aber auch
==>
Warum entsprechen sich diese Streckenabschnitte? Diese Frage beantworte ich dir hier nicht. Ich müsste noch ein paar Hilfsdreiecke in die Zeichnung einzeichen. Dann könnte ich es ebenfalls mit der Ähnlichkeit von Dreiecken beweisen.
Wenn wir die Streckenverhältnisse aufgestellt haben, werden ich es dir an einigen Beispielen zeigen, dass dies wirklich stimmt.
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Klicke oben auf "7." und ziehe dann mit der Maus den Text mit dem Vierstreckensatz nach unten neben die Aufgaben. Dann hast du ihn immer vor Augen. Die Lösung der Aufgaben kannst du mit Doppelklick auf die Zeichnung einblenden. |
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Das Rechteck ABCD wird durch die Strecke [EF] in das Quadrat AEFD und das restliche Rechteck EBCF zerlegt. Der Schnittpunkt von [EF] mit der Diagonalen [AC] sei der Punkt S. Der Flächeninhalt des Dreiecks AES beträgt
1 cm²; der des Dreiecks CFS beträgt 4 cm².
a) Bestimme das Streckenverhältnis .
b) Bestimme das Streckenverhältnis .
c) Welchen Flächeninhalt hat das Trapez EBCS?
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Dem Dreieck ABC mit den Seiten = 7 cm,
= 8 cm und = 9 cm
ist ein Parallelogramm
BDEF einbeschrieben.
Es gilt weiterhin
= 2 : 1.
Berechne die Seitenlängen des Parallogramms.
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7 cm
Gegeben entsprechend obenstehender Skizze sind:
Rechteck ABCD und Quadrat AEFD
FK || DE
= =
=
Berechne und !
Die Maße kannst Du mit der Maus durch Anklicken und Ziehen oben in die Zeichnung an die entsprechenden Strecken setzen.
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2,4 cm
12 cm
12 cm
6 cm
Gegeben entsprechend obenstehender Skizze sind:
= =
= =
Berechne !
Die Maße kannst Du mit der Maus durch Anklicken und Ziehen oben in die Zeichnung an die entsprechenden Strecken setzen.
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8 cm
7,5 cm
10 cm
8 cm
Gegeben entsprechend obenstehender Skizze sind:
= =
= =
:
= 3 : 2
Berechne und !
Die Maße kannst Du mit der Maus durch Anklicken und Ziehen oben in die Zeichnung an die entsprechenden Strecken setzen.
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In obenstehender Figur gilt:
AB || DC und AD || BC
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2 cm
8 cm
5 cm
10 cm
In obenstehender Figur gilt:
AB || DC und AD || BC
Berechne
, und
für =
=
,
=
,
=
Die Maße kannst Du mit der Maus durch Anklicken und Ziehen oben in die Zeichnung an die entsprechenden Strecken setzen.
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Denke daran, dass Du im Vierstreckensatz die Brüche auch stürzen kannst. Dein x sollte immer im Zähler stehen. Du sparst Dir eine Äquivalenzumformung und damit eine Fehlerquelle.
x : 4,5 = 23,1 : 7 | *4,5
x = 14,9 (gerundet)
oder
x : 4,5 = 9,9 : 3 | *4,5
x = 4,9 (gerundet)
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a) = 1 : 2
b) = 1 : 3
c) A = 12 cm²
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= 5,33 cm (gerundet)
= 2,33 cm (gerundet)
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Auch bei dieser Aufgabe ist erst einmal tiefes, tiefes, noch tieferes Sinnen erforderlich. Zum Kuckkuck, setze endlich die Maße mit der Maus in die Zeichnung, dann und nur dann siehst Du den Knalleffekt.
Dreieck ABC ist gleichschenklig!
=> ist Mittelsenkrechte
: 0,5 = : 
: 3 = : 12 | Scheiße fehlt
'tschuldigung
=> wir müssen berechnen
: 12 = 2,4 : 6 | * 12
= 4,8 => = 12 + 4,8 =16,8
: 3 = 16,8 : 12 | * 3
= 4,2
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Bei dieser schweren Aufgabe gibt es mehrere Lösungswege. Ich zeige nur einen.
: = 3 : 2 => : = 3 : 2
= 1,5 * 
+ = 7,5 => 1,5 + =7,5
=> 2,5 = 7,5 => = 3
=> ebenso = 4 => = 6
: = :
=> : 8 = 4 : 10
=> = 3,2
= + = 8 + 6 = 14
: = :
=> : 14 = 3,2 : 4
= 11,2
: = : 
: 11,2 = 3 : 3,2 => = 10,5
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:
x : 8 = 2 : 5 | * 8
x = 3,2
:
x : 2 = 10 : 5 | * 2
x = 4
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mit und gilt:
x : (2 + 5) = (x - 3) : 5 | * 5
5x : 7 = x - 3 | * 7
5x = 7x - 21 | - 7x
-2x = -21 | : (-2)
x = 10,5 |
b2 : c = d : (b + c)
x : 4 = 8,1 : (5 + 4) | * 4
x = 3,6
b1 : (d - b2) = (a + b + c) : d
x : (8,1 - 3,6) = (18 + 5 + 4) : 8,1
x : 4,5 = 27 : 8,1 | * 4,5
x = 15 |
x : 10 = (63 + 14) : 14 | * 14
14x : 10 = 77 | * 10
14x = 770 | : 14
x = 55
|
x : (x - 3) = 7 : 5 |* 5
5x : (x - 3) = 7 | * (x - 3)
5x = 7 * (x - 3)
5x = 7x -21 | -7x
-2x = -21 | : (-2)
x = 10,5
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Einen Lösungsweg gibt es hier nicht mehr, nur ein paar Hinweise und die Lösungen.
Wie viele V-Figuren siehst Du?
Wie viele
X-Figuren siehst Du ?
Doch Du brauchst nur eine X-Figur und eine V-Figur!
= 12 cm
= 28,8 cm
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x : 3,5 = (4,25 + 2,5) : 2,5 | * 3,5
x = 9,45
oder x : 3,5 = (5,95 + 3,5) : 3,5 | * 3,5
x = 9,45
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x : 4 = 11,4 : 6 | * 4
x = 7,6
oder x : 4 = 10,45 : 5,5 | * 4
x = 7,6
|
x : 6 = 15 : 5 | * 6
x = 18
oder x : 6 = 12 : 4 | * 6
x = 18
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x : 3 = 18,9 : 7 | * 3
x = 8,1
oder x : 3 = 12,15 : 4,5 | * 3
x = 8,1
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x : 7,5 = 4 : 10 | * 7,5
x = 3
oder x : 7,5 = 4 : 10 | * 7,5
x = 3
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Eigentlich müsstest Du nach dem Vierstreckensatz rechts folgenden Ansatz machen:
3,5 : x = 4,5 : (9,9 - 4,5)
Aber wenn Du beide Brüche stürzt, wird es leichter:
x : 3,5 = (9,9 - 4,5) : 4,5 |*3,5
x = 4,2
oder (3,5 + x) : 3,5 = 9,9 : 4,5
oder (3,5 + x) : 3,5 = 12,8 : 4
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x : 12,6 = 5 : 10,5 | * 12,6
x = 6
oder
x : 12,6 = (9,45 - 4,95) : 9,45 | * 12,6
x = 6
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Diese Seite wurde zuletzt am
Dienstag 15 September, 2009 21:45
geändert.
© 2002 Wolfgang Appell
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