Pflasterquadrate am Dreiecksbeet
AFB I–IIEin Gartenbeet hat die Form eines rechtwinkligen Dreiecks. Die beiden Seiten am rechten Winkel sind 1,2 m und 1,6 m lang, die dritte Seite ist 2 m lang. An jede Seite des Beets wird eine quadratische Fläche gepflastert, deren Seite genauso lang ist wie die Beetseite.
- Gib an, welche Beetseite die Hypotenuse ist, und begründe kurz.
- Berechne den Flächeninhalt jedes der drei Pflasterquadrate.
- Überprüfe mit deinen Ergebnissen den Satz des Pythagoras.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Die 2-m-Seite ist die Hypotenuse, denn sie liegt dem rechten Winkel gegenüber (und ist die längste Seite).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
1,2² = 1,44 m²; 1,6² = 2,56 m²; 2² = 4 m².
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
1,44 m² + 2,56 m² = 4 m² — genau die Fläche des Quadrats über der Hypotenuse. Der Satz des Pythagoras ist bestätigt.
Lenas Beweis mit vier Dreiecken
AFB II–IIILena hat vier gleiche rechtwinklige Dreiecke aus Pappe mit den Katheten 5 cm und 12 cm. Sie legt sie so in ein Quadrat mit der Seitenlänge 17 cm, dass in der Mitte ein schräges Quadrat frei bleibt. Danach legt sie die Dreiecke um, sodass zwei kleinere Quadrate frei bleiben.
Lena behauptet: „Das klappt nur, weil 5, 12 und 13 so schöne Zahlen sind.“
- Ermittle den Flächeninhalt des großen Quadrats und den der vier Dreiecke zusammen.
- Bestimme die freie Fläche und daraus die Länge der Hypotenuse.
- Beurteile Lenas Behauptung.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Großes Quadrat: 17² = 289 cm². Vier Dreiecke: 4 · ½ · 5 · 12 = 120 cm².
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Frei: 289 − 120 = 169 cm² = c², also c = √169 = 13 cm. Nach dem Umlegen: 5² + 12² = 25 + 144 = 169 cm² — dieselbe freie Fläche.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Behauptung ist falsch. Mit beliebigen Katheten a und b gilt (a + b)² = c² + 4 · ½ab, also a² + 2ab + b² = c² + 2ab und damit a² + b² = c². Der Beweis funktioniert für jedes rechtwinklige Dreieck — auch wenn c keine ganze Zahl ist (z. B. a = b = 1, c = √2).
