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Ulrich Steinmetz, Medienberater Kreis Lippe

GeoGebra: Optimale Flächenaufteilung

2 Nachbarn möchten ihre Grundstücksflächen optimieren, ohne dass jemand dabei benachteiligt wird. Aber wie?

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Extremwertaufgabe Dreieck / Viereck: maximale Fläche berechnen, Beispiel 3 | A.21.03

Eine der häufig auftauchenden Extremwertaufgaben: Man muss die maximale Fläche eines Dreiecks oder die maximale Fläche eines Rechtecks bestimmen, wobei ein Eckpunkt (oder zwei) auf einer vorgegebenen Funktion liegt. Man verwendet die Formel A=½·g·h bzw. A=a·b. Eine der Seiten ist meist eine waagerechte Strecke (die man als Differenz der x-Werte berechnet), die andere Seite ist meist senkrecht (wird also als Differenz der y-Werte berechnet). Dieses in die Formel einsetzen und schon ist die Aufgabe halb gelöst.


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Achsparallele Flächen berechnen, Beispiel 1 - A.03.01

Falls eine Dreieckfläche oder eine Rechteckfläche mindestens eine Seite hat, die parallel zu einer der Koordinatenachsen ist, wählt man diese Seite als Grundlinie. Die Länge der Grundlinie kann man anhand der Koordinaten der Endpunkte ablesen. Die Höhe steht senkrecht auf der Grundlinie. Die Länge der Höhe kann man ebenfalls ablesen. Nun kann man über die Formel A=½*g*h (beim Dreieck) oder A=g*h (beim Rechteck) den Flächeninhalt berechnen.


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Achsparallele Flächen berechnen, Beispiel 3 - A.03.01

Falls eine Dreieckfläche oder eine Rechteckfläche mindestens eine Seite hat, die parallel zu einer der Koordinatenachsen ist, wählt man diese Seite als Grundlinie. Die Länge der Grundlinie kann man anhand der Koordinaten der Endpunkte ablesen. Die Höhe steht senkrecht auf der Grundlinie. Die Länge der Höhe kann man ebenfalls ablesen. Nun kann man über die Formel A=½*g*h (beim Dreieck) oder A=g*h (beim Rechteck) den Flächeninhalt berechnen.


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Analysis 3 | Tiefere Einblicke in die Funktionsanalyse: Extremwertaufgabe Dreieck / Viereck: maximale Fläche berechnen, Beispiel 1 | A.21.03

Eine der häufig auftauchenden Extremwertaufgaben: Man muss die maximale Fläche eines Dreiecks oder die maximale Fläche eines Rechtecks bestimmen, wobei ein Eckpunkt (oder zwei) auf einer vorgegebenen Funktion liegt. Man verwendet die Formel A=½·g·h bzw. A=a·b. Eine der Seiten ist meist eine waagerechte Strecke (die man als Differenz der x-Werte berechnet), die andere Seite ist meist senkrecht (wird also als Differenz der y-Werte berechnet). Dieses in die Formel einsetzen und schon ist die Aufgabe halb gelöst.


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Analysis 3 | Tiefere Einblicke in die Funktionsanalyse: Extremwertaufgabe Dreieck / Viereck: maximale Fläche berechnen, Beispiel 6 | A.21.03

Eine der häufig auftauchenden Extremwertaufgaben: Man muss die maximale Fläche eines Dreiecks oder die maximale Fläche eines Rechtecks bestimmen, wobei ein Eckpunkt (oder zwei) auf einer vorgegebenen Funktion liegt. Man verwendet die Formel A=½·g·h bzw. A=a·b. Eine der Seiten ist meist eine waagerechte Strecke (die man als Differenz der x-Werte berechnet), die andere Seite ist meist senkrecht (wird also als Differenz der y-Werte berechnet). Dieses in die Formel einsetzen und schon ist die Aufgabe halb gelöst.


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Analysis 1 | Geraden und Parabeln: Berechnung Dreieck: Fläche und Flächeninhalt Dreieck berechnen, Beispiel 1 | A.03.02

Der Lösungsweg, den man am häufigsten sieht, verwendet die Formel A=½*g*h. Irgendeine der drei Seiten wählt man als Grundlinie. Die Länge der Grundlinie bestimmt man über den Abstand der beiden Endpunkte (Abstand Punkt-Punkt). Um die Höhe zu berechnen, berechnet man erst die Steigung der Grundlinie. Die Steigung der Höhe ist nun der negative Kehrwert der Grundliniensteigung. Zusammen mit den Koordinaten des gegenüberliegenden Eckpunktes kann man die Geradengleichung der Höhe bestimmen. Diese Lotgerade schneidet man mit der Gleichung der Grundlinie (die man natürlich ebenfalls bestimmen muss). Der Schnittpunkt ist der Lotfußpunkt. Der Abstand vom Lotfußpunkt zum gegenüberliegenden Eckpunkt ist die Länge der Höhe.


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Fläche eines Dreiecks mit umschriebenen Rechtecken berechnen, Beispiel 2 - A.03.03

Eine recht intuitive Möglichkeit eine Dreiecksfläche im Koordinatensystem zu berechnen, kann man anwenden, wenn die Koordinaten der Eckpunkte ganzzahlig sind, dann kann man dem Dreieck nämlich ein Rechteck umschreiben. 1.Man spannt ein Rechteck um das Dreieck, so dass alle Seiten des Rechtecks parallel zur x-Achse und zur y-Achse sind und alle drei Eckpunkte des Dreiecks irgendwo auf dem Rechteck liegen. Nun entstehen außerhalb des gesuchten Dreiecks drei rechtwinklige Dreiecke. 2.Die Flächen dieser rechtwinkligen Dreiecke sind recht einfach zu berechnen. Man zieht diese Flächen von der Rechteckfläche ab und hat den gesuchten Flächeninhalt. Hört sich schlimmer an als es ist.


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Fläche und Flächeninhalt eines Vierecks berechnen, Beispiel 1 - A.03.05

Um die Fläche eines Vierecks zu berechnen, zerlegt man das Viereck in zwei Dreiecke und berechnet dann den Flächeninhalt der beiden Dreiecke. (Falls es sich beim Viereck um eine Quadrat- oder Rechtecksfläche handelt, geht’s natürlich auch einfacher über Länge mal Breite.) Die meines Erachtens jedoch bessere Variante ist dem Viereck ein achsenparalleles Rechteck zu umschreiben und dann ein paar rechtwinklige Dreiecke (evtl. auch ein Rechteck) abzuziehen. Details: siehe Beispielfilme.


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Analysis 1 | Geraden und Parabeln: Flächen und Flächeninhalt berechnen | A.03

Fast alle Flächen werden auf Dreiecksflächen zurückgeführt. Wie berechnet man die Fläche eines Dreiecks? Es gibt (wie immer) mehrere Möglichkeiten. Wenn Sie Glück haben, ist eine der drei Seiten parallel zur x- oder zur y-Achse. Dann kommt man recht gut über Standardformel A=½*g*h weiter. Wenn zwar keine der Seiten parallel zu den Koordinatenachsen ist, aber die Koordinaten aller Eckpunkte ganzzahlig sind (keine blöden Kommazahlen), so kann man um das Dreieck ein achsenparalleles Rechteck ziehen und von dieser Rechtecksfläche dann drei rechteckige Dreiecke abziehen. Falls auch das nicht geht, kann man noch die lange Flächeninhaltsformel anwenden oder man bestimmt für die Formel A=½*g*h die Grundlinie und die Höhe über Lotgerade. (Die letzte genannte Variante ist etwas umständlich, wird aber am häufigsten verwendet.)


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