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Satz von Pythagoras - Ein Puzzle

Gegeben ist ein rechtwinkliges Dreieck ABC und die Quadrate über den entsprechenden Seiten. Es ist zu zeigen, dass die Summe der Flächeninhalte der Quadrate über den Katheten gleich dem Flächeninhalt des Quadrats über der Hypotenuse ist. Verändere die Position des Punktes C.

Vorgehensweise

  • Bestimme mithilfe der Mittelsenkrechten den Mittelpunkt des größeren Kathetenquadrats.
  • Zerlege das Dreieck ABC mithilfe der Mittenparallelen in vier zum ursprünglichen Dreieck ähnliche Teildreiecke, die zueinander kongruent sind.
  • Das größere Kathetenquadrat lässt sich in vier zueinander kongruente Teilflächen zerlegen, wobei jede Teilfläche aus einem kleinen Dreieck und einem Trapez besteht.
  • Diese acht Teilflächen füllen zusammen mit dem kleineren Kathetenquadrat das Hypotenusenquadrat lückenlos und überdeckungsfrei aus.
Das scheint offensichtlich! Offensichtlich ist in der Mathematik aber nichts! Begründe es.

Wie lang sind die Seitenlängen der Teildreiecke in Abhängigkeit des Dreiecks ABC?

Begründe: Der Flächeninhalt eines Teildreiecks ist .

Begründe: Das größere Kathetenquadrat lässt über den Mittelpunkt des Kathetenquadrats sich in vier Teilquadrate zerlegen. Jedes Teilquadrat hat einen Flächeninhalt von.

Begründe: Jedes Teilquadrat lässt sich in eines der kleinen Teildreiecke und ein Trapez zerlegen. Die Innenwinkel des Trapezes sind und sowie zwei rechte Winkel.

Bestimme den Flächeninhalt eines Teiltrapezes. Mehrere Aussagen können richtig sein.

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  • A
  • B
  • C
  • D
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Die acht Teilfiguren des größeren Kathetenquadrats lässen sich in das Hypotenusenquadrats reinlegen. Es bleibt eine quadratische Teilfläche übrig. Begründe!

Begründe: Die Seitenlänge der Teilfläche im Hypotenusenquadrat beträgt . Tipp: s. Bild.

Image

Folgere nun aus den bisherigen Erkenntnissen den Satz von Pythagoras.

Für Experten

Diese Vorgehensweise lässt sich auf den allgemeinen Satz von Pythagoras übertragen. Gegeben ist ein rechtwinkliges Dreieck ABC und regelmäßige Vielecke über den Seiten des Dreiecks. Dann ist die Summe der Flächeninhalte der regelmäßigen Vielecke über den Katheten gleich dem Flächeninhalt des regelmäßigen Vielecks über der Hypotenuse. Im Folgenden siehst du die Situation an einem rechtwinkligen Dreieck mit jeweils regelmäßigen Fünfecken über den Seiten des Dreiecks. Der Mittelpunkt des größeren Kathetenvielecks zerlegt dieses in fünf kongruente Vierecke (symmetrische Drachen mit zwei rechten Winkeln).

Tipp:

Tipp:

Begründe: Das Hypotenusenvieleck lässt sich durch die zehnTeilfiguren und das kleinere Kathetenvieleck auslegen! Begründe, dass die Innenwinkel des grünen Vielecks im Hypotenusenvieleck jeweils 108° betragen!

Pythagoras-Puzzle zum Sechseck

Hier ist eine Puzzle-Vorlage für ein Sechseck.