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Im regelmäßigen Sechseck werden drei nicht aneinanderstoßende Seiten durch die Punkte A, B und C gedrittelt (siehe Abbildung).
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Welchen Anteil hat die Fläche des Dreiecks ABC an der Fläche des Sechsecks?


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Einfaches Zählen hilft

(3 * 8/2 + 9)/(6 * 9) = 21/54 = 7/18

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eine (von vielen!) weitere Lösung wäre noch die Beschreibung des Dreiecks auf Basis zweier Vektoren die durch die Seiten der Sechsecks definiert sind.

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Die Seiten \(PQ\) und \(PU\) seien die Vektoren \(a\) und \(b\) (rot). Dann lassen sich die drei Punkte \(A\), \(B\) und \(C\) (auch bei einer beliebigen Teilung) durch Linearkombinationen von \(a\) und \(b\) darstellen. Ausgehend vom Punkt \(P\):$$A = \frac{1}{3}b\\ B= a + \frac{2}{3}(a+b)\quad\quad\quad |\, \vec{QR} = \vec{UT}=a+b\\ C=b + (a+b) + \frac{1}{3}a$$Die Fläche des Dreiecks ist dann schlicht das halbe Kreuzprodukt der beiden blauen Vektoren \(\vec{AB}\) und \(\vec{AC}\). \(F_6\) Ist die Fläche des Sechsecks und \(F_{\triangle}\) die des Dreiecks$$\begin{aligned} F_{\triangle} &= \frac{1}{2} \left( \vec{AB} \times \vec{AC} \right) \\ &= \frac{1}{2} \left( \left(\frac{5}{3}a + \frac{1}{3}b\right) \times \left(\frac{4}{3}a + \frac{5}{3}b\right) \right) \\ &= \frac{1}{2} \left( \frac{5}{3}a \times \frac{5}{3}b + \frac{1}{3}b \times \frac{4}{3}a \right) \\ &= \frac{1}{2} \left( \frac{25}{9}a \times b + \frac{4}{9}b \times a \right) \\ &= \frac{1}{2} \left( \frac{25}{9}a \times b - \frac{4}{9}a \times b \right) \\ &=  \frac{7}{6}a \times b &&|\, a\times b= \frac{1}{3}F_6\\ &= \frac{7}{18} F_{6} \end{aligned}$$Allgemein gilt bei einer Teilung \(\tau =|AP|/|UP|\) der Seiten:$$F_{\triangle} = \frac{1}{2} (1-\tau + \tau^2)F_{6}$$Noch ein interessanter Aspekt in Sachen 'Goldener Schnitt': Wählt man \(\tau = \Phi\) bzw. \(\tau=-\Phi^{-1}\), so ist das Dreieck flächengleich zum Sechseck.

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Wieder so eine schöne Geometrie-Aufgabe !

Ich komme auf einen Anteil von    7 / 18 .

Pythagoras bringt's ....

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Pythagoras bringt's ...

Muss nicht! Zählen reicht ;-)

@Werner-Salomon:

Wie unterteilst du das rote Dreieck in sieben flächengleiche Teilstücke ?

Wie unterteilst du das rote Dreieck in sieben flächengleiche Teilstücke ?

gar nicht! Ich unterteile das Sechseck in 54 gleichgroße gleichseitige Dreiecke. Siehe Lösung vom Mathecoach

Um die Lösung nach Mathecoach noch etwas zu ergänzen, mächte ich noch diese Grafik zeigen:

Polygone.png

Das rote Dreieck ist flächengleich mit dem blauen Neuneck, welches in 21 der kleinen Dreiecksfliesen zerlegt werden kann, von welchen 54 in das umfassende schwarze Sechseck passen.

rumar: Schöne Skizze. Hier etwas ergänzt

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Zerlegung des Dreiecks in sieben flächengleiche Teilgebiete:


Roland_3.png

Die drei rosa Dreiecke bilden zusammen eines der sieben Gebiete.

Variante mit sieben zusammenhängenden Gebieten:

Roland_7.png

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