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Algebra mit Spaß lernen
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Geraden geschnitten, Gleichungen gelöst 4
Lineare Gleichungssysteme mit zwei Variablen -
Aufgaben aus Geometrie und Wirtschaft
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Bisher hast du gelernt, wie du lineare Gleichungssysteme löst. Jetzt sollst du lernen wie man sie aufstellt. Das ganze ist ja kein Selbstzweck, sondern ein äußerst nützliches Intrument um Probleme zu lösen. Doch erst einmal Servus. Wie geht es dir? Gut? Na dann stürzen wir uns ins Aufgabengetümmel.
Aufgabe 1:
Das Dreieck ABC ist gleichschenklig mit der Basis [AB]. Der Punkt C liegt auf der Geraden AD.
Es gilt: A(-4/1); B(5/-2)
a) Zeichne das Dreieck ABC für D(-1/4).
b) Zeige durch Rechnung, dass gilt: C(3,5/8,5)
c) Berechne den Flächeninhalt des Dreiecks ABC.
d) Führe die Aufgaben a), b) und c) für D(0/3) durch |
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| Nr. 1 |
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a)
Einen Punkt kannst du nur als Schnittpunkt von 2 Linien konstruieren. Der Punkt C liegt einmal auf der Geraden AD. Aber auf welcher Linie muss er noch liegen, wenn das Dreieck ABC gleichschenklig sein soll, wobei die Seite [AB] die Basis ist?
Jetzt habe ich dir die Antwort doch schon in den Mund gelegt. Spucks aus! Wenn du nach 5 Minuten tiefen, angestrengten Sinnens immer noch nicht drauf kommst, solltest du nicht zur Freiwilligen Feuerwehr gehen. Du hast den Hang auf der Wasserleitung zu stehen.
'tschuldigung! Ok, schalte den Hinweis ein. Was will er dir sagen?
Jedes gleichschenklige Dreieck hat eine Symmetrieachse. Es ist die Mittelsenkrechte der Basis. Ziehe den Punkt C auf den Schnittpunkt der Geraden AD und der Mittelsenkrechten von [AB].
b)
Die zeichnerische Lösung weist dir den Weg zur rechnerischen Lösung. |
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| Nr. 6 |
tschuldigung, aber ich bin an meiner Schule im Schuljahr 2007/08 immer noch ein einsamer Rufer in der Wüste für die volle Nutzung des GTR. Ich kann es zum Teil verstehen, viele fleißig hergestellte Unterrichtsvorbereitungen werden obsolet. Na und? Lassen wir das! Mögen sie mich auch für einen alten Eigenbrötler halten, sie haben sogar recht, weil ich an meinem Brot festhalte, aber ich backe es immer wieder frisch. Doch solange sich die meisten meiner Schüler in der Schule bei mir wohl fühlen und ich im Internet einen solchen Zuspruch habe, muss ich, glaub' ich, meine Konzepte nicht überdenken. Aber jetzt geht's weiter, doch manchmal muss etwas gesagt werden, was gesagt werden muss. Ich bin auch nur ein Mensch.
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c)
Du sollst einen Flächeninhalt im Koordinatensystem bestimmen und du kennst nur die Punktkoordinaten. Hier kommt selbstverständlich nur die Determinantenmethode in Frage. Du brauchst zwei Vektoren, die das Dreieck aufspannen.
Vektor 1 =
Vektor 2 =  |
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| Nr. 5 |
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weiter b)
Es gilt:
y = 3x +t | M eingesetzt
-0.5 =3*0.5 + t
-0.5 = 1.5 + t | -1.5
t = -2
y = 3x - 2
Jetzt schneidest du die Gerade AD mit der Mittelsenkrechten:
GRAPH-F6-F5-F5
C(3,5 / 8,5)
Selbstverständlich nutze ich den GTR. Bin doch nicht blöde. Oh, ihr jungen Kollegen, die ihr so puristisch seid, könnt ihr eine Wurzel von Hand ziehen, mit einer Logarithmentafel umgehen, könnt ihr wirklich richtig interpolieren? Könnt ihr mit einem Rechenschieber rechnen, auch trigonometrisch? Ich kann dies alles, aber ich tue es nicht. Es ist historisches Wissen. Ihr macht aus dem Vergnügungspalast der Mathematik einen Tempel. Aus diesem würde ich euch gerne vertreiben, wenn man euch nicht so notwendig brauchen würde. |
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| Nr. 4 |
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weiter b)
Für die Steigung der Mittelsenkrechten gilt:

So jetzt brauchst du noch einen Punkt, den du einsetzen kannst. Noch hast du ihn nicht. Du berechnest den Mittelpunkt der Seite [AB] mit der Mittelpunktsformel. Wie wäre es, wenn du sie einmal in deiner Formelsammlung nachschlagen würdest. Es könnte nützlich sein zu wissen, wo sie steht.

Es gilt:
y = 3x +t | M eingesetzt
-0.5 =3*0.5 + t |
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| Nr. 3 |
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weiter b)
Mittelsenkrechte:
Zunächst berechnest du die Steigung der Mittelsenkrechten. Dazu brauchst du eines deiner wichtigsten Werkzeuge für die Abschlussprüfung.
m1 * m2 = -1
Wenn zwei Geraden aufeinander senkrecht stehen, dann ist das Produkt ihrer Steigungen gleich -1!
Aus der Steigung der Geraden AB kannst du damit die Steigung der Mittelsenkrechten berechnen.
Für den Steigungsvektor von AB gilt:
mit m = gilt:

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| Nr. 2 |
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weiter b)
Du findest C also als Schnittpunkt von 2 Geraden, d.h. du musst 2 Geradengleichungen bestimmen.
AD:
Du berechnest den Steigungsvektor:
Aus dem Steigungsvektor berechnest du mit die Steigung:
Es gilt:
y=1x +t | A eingesetzt
1=1*(-4)+t
1=-4+t | +4
t=5
AD: y=x + 5 |
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| Nr. 7 |
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Den Vektor hast du schon berechnet:


Die beiden Vektoren setzt du richtig herum in die Determinantenformel ein. "Richtig herum" heißt: die 1.Spalte der Determinante bildet der Vektor, der gegen den Uhrzeigersinn gedreht, das Dreieck überstreicht.
d)
A = 18 FE
Verzeih' mir mein Lehrergeschmarri. |
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Aufgabe 2:
gegeben sind die Trapeze PQnRnSn mit den Grundseiten [PQn] und [RnSn]. Die Punkte Qn(x/y) liegen auf der Geraden h mit y = 1 und die Punkte Rn(x/-x+11) auf der Geraden g mit y = -x + 11. Die Strecken [RnSn] haben stets die Länge 2 LE.
Es gilt: P(0/1)
a) Zeichne zwei Trapeze PQ1R1S1 und PQ2R2S2 für x = 1 und x = 5.
b) Für welche Belegungen von x existieren Trapeze PQnRnSn?
c) Ermittle durch Zeichnung und durch Rechnung die Belegung von x, für die der Punkt R3 des Trapezes PQ3R3S3zusätzlich auf der Geraden w
mit y = 0,6x + 7,8 liegt.
d) Berechne den Flächeninhalt der Trapeze PQnRnSn in Abhängigkeit von x.
[Ergebnis: A8x9 = (-0,5x² + 4x + 10) FE]
e) Berechne den Flächeninhalt des Trapezes PQ3R3S3.
f) Für welche Belegung von x wird der Flächeninhalt eines Trapezes maximal? |
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| Nr. 1 |
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a)
Versuche dir vorzustellen welche Konstruktionsschritte in welcher Reihenfolge ich gemacht habe. Unten am Arbeitsblatt findest du einen Player. Klicke auf Abspielen und du siehst wie die Konstruktion entsteht.
b)
Du kannst den roten Punkt Q mit der Maus ziehen. Damit findest du sehr schnell heraus für welche x überhaupt Trapeze existieren. Wenn du auf Papier arbeitest musst du den Punkt Q in deiner Phantasie ziehen.
Links ist der Punkt P die Grenze. Rechts ist es der Schnittpunkt der Geraden h und g. Du kannst den Schnittpunkt U zwar aus der Zeichnung ablesen, das ist besser wie nichts. Aber die volle Punktzahl bekommst du nur, wenn du diesen Schnittpunkt U berechnest.
=> 0 < x < 10
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| Nr. 4 |
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| weiter d)

e)
Du setzt x = 2 in die angegebene Lösung ein.

f)
Hier gilt es den Extremwert durch quadratische Ergänzung zu bestimmen.
-0,5x²+ 4x +10
Du klammerst den Faktor bei x² aus.
- 0,5 [x²- 8x] +10
Jetzt wird in der eckigen Klammer quadratisch ergänzt, d.h. du erzeugst in der Klammer einen Term, der die Struktur der 2. Binomischen Formel hat. |
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| Nr. 3 |
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| weiter d) Für Strecken, die parallel zur x-Achse sind, gilt:
xrechts - xlinks
Für Strecken, die parallel zur y-Achse liegen, gilt:
yoben - yunten
Gemeint sind hier die Punktkoordinaten und es gilt völlig unabhängig davon wo die Punkte liegen. Wenn du es stur durchhältst, kannst du gar nichts falsch machen.
Für gilt:
= x - 0= x LE
Für gilt:
= 2 LE
Für gilt:
= (-x+11) - 1
= (-x+10) LE
Du setzt die Werte in die Formel ein. |
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| Nr. 2 |
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c)
Wenn T = R, dann ist die Bedingung erfüllt. Du musst also auch hier zwei Geraden schneiden.
d)
Als erstes schlägst du die Flächernformel für's Trapez in der Formelsammlung nach.

Dann musst du die Variablen a,c und h in deiner Zeichnung suchen.

Erinnerst du dich noch, wie du Streckenlängen im Koordinatensystem berechnest, die parallel zu den Achsen sind? |
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| Nr. 5 |
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weiter f)
- 0,5 [x²- 8x] +10 =
a²<=>x² => a = x
2ab <=> 8x => b = 4
-0,5[x²- 8x+ 4² - 4²] +10=
-0,5[(x-4)²- 16] + 10 =
Du löst die eckige Klammer auf.
-0,5 (x - 4)² + 8 +10 =
-0,5 (x - 4)² +18
=> Amax = 18 FE
für x = 4
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Aufgabe 3:
Für einen Jahresverbrauch von 2600 m³ Erdgas werden der Familie Lechner einschließlich Grundgebühr 647,60 Euro netto berechnet. Familie Friesinger bezahlt bei einem Verbrauch von 2900 m³ Erdgas im Jahr bei gleichem Tarif 704,60 Euro. Berechne den Nettopreis für 1 m³ Erdgas und die Grundgebühr für den Zähler.
Lösung einblenden hier... |
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Solche Textaufgaben stehen ja immer im Zusammenhang mit dem Thema in dem sie auftauchen. Hier wird die Lösung sicherlich auf ein lineares Gleichungssystem hinauslaufen, d.h. du brauchst 2 Variable. Was für ein Zufall, es wird nach 2 Dingen gefragt.
Nettopreis für 1 m³ Erdgas (Euro) => x
Grundgebühr für den Zähler (Euro) => y
In der Aufgabe werden zweimal Gesamtkosten genannt, daraus basteln wir unsere beiden Gleichungen.
Gesamtkosten (Euro) => 2600x + y = 647,60
Gesamtkosten (Euro) => 2900x + y = 704,60

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| Selbstverständlich gehört hier eine Antwort hin. |
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| Der Nettopreis für 1 m³ Erdgas beträgt 0,19 Euro und die Grundgebühr für den Zähler beträgt 153,60 Euro. |
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Diese Seite wurde zuletzt am
Dienstag 15 September, 2009 19:39
geändert.
© 2002 Wolfgang Appell
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Aufgabe 4:
Aus fünf Garben einer guten Ernte und zwei Garben einer schlechten Ernte erhält man 36 Tou (altes chinesisches Hohlmaß). Aus einer Garbe einer guten Ernte und vier Garben einer schlechten Ernte erhält man 18 Tou. Wie viel Tou erhält man aus einer Garbe von einer guten Ernte?
Lösung einblenden hier... |
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gute Ernte x Tou
schlechte Ernte y Tou

Man erhält 6 Tou aus einer Garbe von einer guten Ernte.
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