Sonnensegel
AFB I–IIEin dreieckiges Sonnensegel wird an den Punkten \(A(0|0|3)\), \(B(8|0|3)\) und \(C(4|6|0)\) befestigt (in m). Für den Zuschnitt rechnet man 10 % Stoff zusätzlich.
- Zeigen Sie, dass das Segel gleichschenklig ist.
- Bestimmen Sie den Lotfußpunkt \(F\) von \(C\) auf \(AB\) und die Höhe.
- Berechnen Sie den Flächeninhalt des Segels.
- Geben Sie den Stoffbedarf für den Zuschnitt an.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(|\overrightarrow{AC}|=|(4|6|{-}3)|=\sqrt{61}\), \(|\overrightarrow{BC}|=|(-4|6|{-}3)|=\sqrt{61}\). Die Schenkel \(\overline{AC}\) und \(\overline{BC}\) sind gleich lang.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(t=\frac{(4|6|{-}3)\cdot(8|0|0)}{64}=0{,}5\), \(F(4|0|3)\). \(\overrightarrow{FC}=(0|6|{-}3)\), \(h=\sqrt{45}\approx6{,}71\ \text{m}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(A=\tfrac12\cdot8\cdot\sqrt{45}\approx26{,}83\ \text{m}^2\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
\(26{,}83\cdot1{,}1\approx29{,}5\ \text{m}^2\) Stoff.
Solarmodule auf dem Walmdach
AFB II–IIIEine Dachfläche hat die Ecken \(A(0|0|4)\), \(B(10|0|4)\), \(C(8|3|7)\) und \(D(2|3|7)\) (in m). Ein Solarmodul bedeckt 1,7 m²; wegen Randabständen lassen sich höchstens 80 % der Dachfläche belegen.
- Weisen Sie nach, dass \(ABCD\) ein Trapez, aber kein Parallelogramm ist.
- Ermitteln Sie den Flächeninhalt, indem Sie das Trapez entlang \(\overline{BD}\) in zwei Dreiecke zerlegen.
- Beurteilen Sie die Aussage des Verkäufers: „Auf diese Dachfläche passen 20 Module.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(\overrightarrow{AB}=(10|0|0)\), \(\overrightarrow{DC}=(6|0|0)=0{,}6\cdot\overrightarrow{AB}\): parallel, aber verschieden lang. \(\overrightarrow{AD}=(2|3|3)\) und \(\overrightarrow{BC}=(-2|3|3)\) sind nicht parallel — Trapez, kein Parallelogramm.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Lotfußpunkt von \(D\) auf \(AB\): \(t=\frac{(2|3|3)\cdot(10|0|0)}{100}=0{,}2\), \(F(2|0|4)\), \(h=|(0|3|3)|=\sqrt{18}\approx4{,}24\).
\(A_{ABD}=\tfrac12\cdot10\cdot4{,}24\approx21{,}21\), \(A_{BCD}=\tfrac12\cdot6\cdot4{,}24\approx12{,}73\). Gesamt \(\approx33{,}94\ \text{m}^2\) (Kontrolle mit der Trapezformel: \(\frac{10+6}{2}\cdot4{,}24\)).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(0{,}8\cdot33{,}94\approx27{,}15\ \text{m}^2\), \(27{,}15:1{,}7\approx15{,}97\). Es passen höchstens 15 Module (bei günstiger Form eher weniger, weil das Trapez nach oben schmaler wird). Die Aussage ist deutlich zu optimistisch.
