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Aufgabe: Berechnen von Länge, Breite und Diagonale als arithmetische Folge.


Problem/Ansatz: Die Längen der Seiten und die Länge der Diagonalen eines Rechtecks bilden eine arithmetische Folge. Berechne die fehlenden Längen!

a) längere Seite: 70 cm

b) Diagonale: 172 m

Ich habe das Gefühl das mir hier eine Angabe fehlt, da ich 2 Unbekannte habe.

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vgl:

ttps://www.mein-lernen.at/component/content/article?id=1355:arithmetische-folge-pythagoras-rechteck

2 Antworten

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Hallo Lukas,

Willkommen in der Mathelounge!

Ich habe das Gefühl das mir hier eine Angabe fehlt, da ich 2 Unbekannte habe.

Nein, da fehlt nichts. Bei einer arithmetischen Folge (1. Ordnung) ist die Differenz \(d\) zwischen zwei auf einander folgenden Zahlen stets konstant. Und die Diagonale ist stets länger als die längste Seite des Rechtecks. D.h. bei Aufgabe b) ist die Diagonal \(172\), die längere Seite \(172-d\) und die kürzere \(172-2d\) lang.

Jetzt wende einfach den Satz des Pythagoras an. Man erhält:$$\begin{aligned} (172-2d)^2+(172-d)^2&=172^2\\ 2\cdot 172^2 -6\cdot172d + 5d^2&=172^2\\ 5d^2 - 6\cdot 172d + 172^2&=0 \\ d^2 - \frac65\cdot 172d + \frac{172^2}5&=0 \\ d_{1,2} &= \frac35\cdot 172 \pm\sqrt{\frac9{25}\cdot172^2 - \frac{5}{25}\cdot172^2}\\ &= \frac35\cdot 172 \pm \frac25\cdot 172 \end{aligned}\\ \implies d = \frac15\cdot 172 = 34,4$$Folglich sind die Maße des Rechtecks \(103,2\times 137,6\).

Bem.: Wie Du siehst habe ich mir auch nicht die Mühe gemacht, einen Ausdruck wie \(6 \cdot172\) oder \(172^2\) aus zu rechnen. Am Ende sieht man, dass dies gar nicht notwendig ist. Die Aufgabe ist ohne Taschenrechner machbar ;-)

Die Aufgabe a) ist noch etwas einfacher. Die Lösung ist dort \(52,5\times 70\) und die Diagonale ist \(87,5\).

Gruß Werner

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Die Aufgabe a) ist noch etwas einfacher.

Alle Aufgaben haben den gleichen Schwierigkeitsgrad, denn alle diese Dreiecke sind zueinander ähnlich und insbesondere ähnlich zum 3-4-5 - Dreieck, das im Fall a) mit dem Maßstabsfaktor 70/4 und im Fall b) mit dem Maßstabsfaktor 172/5 zu vergrößern ist.

abgesehen davon, dass alle diese Dreieck ähnlich zum 3-4-5-Dreieck sind, ist mir noch eine 'verrückte Konstruktion' zur Aufgabe b) eingefallen.

blob.png

Man zeichne die Strecke \(|AB|=172\) (Einheit ist wurscht). Man zeichne den Thaleskreis \(t\) (grün) über der Strecke mit Mittelpunkt \(M\). Der Kreis (blau) um \(A\) mit Radius \(|AM|\) schneidet die Orthogonale (schwarz) zu \(AB\) unterhalb in \(K\).

Der Kreis (rot) um \(K\) mit Radius \(|KB|\) schneidet den Kreis (schwarz) um \(B\) mit Radius \(|AB|\) oberhalb von \(AB\) in \(E\). Die Gerade durch \(BE\) schneidet \(t\) in \(C\).

Das Dreieck \(\triangle ABC\) ist die Hälfte des gesuchten Rechtecks.

Und hj2166 wird uns nun aufklären, warum sich bei diesem Dreieck die Längen der Seiten im Verhältnis \(3\div4\div5\) verhalten ;-)

Das folgt sofort aus  β = 90° - α  und cos α = 0,6 (Kosinussatz).

345.png

Text erkannt:

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Das folgt sofort aus β = 90° - α ...

... und wieso folgt \(\beta=90°-\alpha\) aus obiger Skizze?

Weil α = 2γ  ist.

345a.png

Text erkannt:

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Weil α = 2γ  ist.

Ja Danke - jetzt sehe ich es auch. Nun würde mich nur noch interessieren, ob das außer uns beiden noch jemand verstanden hat ;-)

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Bei dem pythagoreischen Tripel (3, 4, 5) ist die Differenz jeweils 1 und erfüllt damit die Anforderungen einer arithmetischen Folge.

Die Seiten a und b, sowie die Diagonale d des Rechtecks müssen im gleichen Zahlenverhältnis stehen, d.h. a:b:c=3:4:5.

Oder so:

a=3k, b=4k, d=5k.

Nun zu den Aufgaben.


a) b=4k=70cm

--> k=17,5cm

a=3k=3*17,5cm=52,5cm

d=5k=5*17,5cm=87,5cm


b) d=5k=172m

--> k=34,4m

a=3k=3*34,4m=103,2m

b=4k=4*34,4m=137,6m

:-)

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