Serie 55

Aufgabe 4

Wertungsaufgabe 652

„Auch in dieser Konstruktion verbirgt sich ein Geheimnis“, ist sich Mike sicher. „Da bin ich aber gespannt“, meinte Lisa.
Mike hatte zuerst ein gleichseitiges Dreieck (a = 4 cm) gezeichnet. Dann hatte er Umkreis und Inkreis des Dreiecks gezeichnet.. Die beiden ergeben einen Kreisring. Anschließend hatte er das mit dem gezeigten Quadrat (a = 4cm) ebenso gemacht. Wieder hatte er einen Kreisring aus Um- und Inkreis erhalten. Beim Vergleich der Flächeninhalte der Kreisringe war er sehr erstaunt. Warum wohl? 6 blaue Punkte.
Gilt das erstaunliche Ergebnis auch für andere regelmäßige n-Ecke mit a = 4cm? Wie groß muss a gewählt werden, wenn der Kreisring einen Flächeninhalt von 1000 cm² haben soll? (3+3 rote Punkte)

Termin der Abgabe 05.11.2020. Срок сдачи 05.11.2020. Ultimo termine di scadenza per l´invio è il 05.11.2020. Deadline for solution is the 5th. November 2020. Date limite pour la solution 05.11.2020. Soluciones hasta el 05.11.2020. Beadási határidő 2020.11.05.

rus

Майк убеждён: «И в этой конструкции скрывается какая-то тайна». «Интересно, мне любопытно посмотреть», сказала Лиза.
Майк сначало нарисовал равносторонний треугольник (a = 4 см). Потом он добавил к нему описанную и вписанную окружности. Между ними получается кольцо. Затем он поступил аналогично с изображённым квадратом (a = 4 см). Опять он получил кольцо между описанной и вписанной окружностями. При сравнении кольцов он очень удивился. Почему же?
6 синих очков.
Получается ли этот удивительный результат также для других равномерных n-угольников при a = 4 см?
Каким нужно выбрать a для того, чтобы кольцо имело площадь 1000 см²?
(3+3 красных очков)

hun

„Ebben a szerkesztésben is rejlik egy titok.“ – ebben biztos Mike. „Na, erre kíváncsi vagyok.“ – mondta Lisa. Mike először egy egyenlő szárú háromszöget (a= 4 cm) rajzolt. Aztán a háromszög belsejét és külsejét érintő köröket. Ezek egy körgyűrűt alkotnak. Végül ugyanezt elvlgezte az ábrázolt négyzettel (a = 4 cm) is. Ismét kapott egy körgyűrűt a belső és külső körökből. A körgyűrűk területének összehasonlításakor nagyon meglepődött. Miért? 6 kék pont
Igaz ez a meglepő eredmény miden szabályos n-szögre? Milyen hosszú a szakaszt kell venni, hogy a körgyűrű területe 1000 cm² legyen? (3+3) pontot ér.

frz

'Il y a aussi un secret caché dans cette construction', Mike est sûr. «Je suis très enthousiaste», a déclaré Lisa.
Mike a d'abord dessiné un triangle équilatéral (a = 4 cm). Puis il avait dessiné la circonférence et le cercle intérieur du triangle, les deux formant un anneau circulaire. Puis il a fait de même avec le carré indiqué (a = 4cm). Encore une fois, il avait un anneau circulaire composé d'un cercle intérieur et d'un cercle intérieur. En comparant les surfaces des anneaux circulaires, il était très étonné. Pour quoi? 6 points bleus.
Le résultat étonnant s'applique-t-il également à d'autres n-coins réguliers avec a = 4cm? Que doit être a pour que l'anneau circulaire ait une superficie de 1000 cm²? (3 + 3 points rouges)

esp

“En esta construcción también se esconde un secreto”, Mike tiene seguro. “Entonces estoy curioso por saber qué es”, responde Lisa.
Principalmente, Mike había dibujado un triángulo equilátero (a = 4 cm). Después había dibujado circunferencia y el círculo interior. Entre los dos círculos se manifestó un aro.
A continuación, hizo lo mismo con el cuadrado mostrado (a= 4 cm). Otra vez resultó un aro entre la circunferencia y el círculo interior. Al comparar las áreas de los dos aros estaba muy sorprendido. ¿Porqué? 6 puntos azules.
¿Este resultado sorprendente también vale para otros polígonos regulars con a= 4 cm? ¿Cuál valor debe tener a para que el aro resultante mida el área de 1000 cm²? 3+3 puntos rojos.

en

„This construction does hide a secret too.“, Mike is very sure. „I’m excited.“, answered Lisa.
Mike first drew an equilateral triangle (a = 4 cm). Then he drew the circumcircle and the inner circle of the triangle. Both created a ring. Next he did the same thing with the square shown in the picture on the left (a = 4cm). Again he got a ring out of circumcircle and inner circle. When he compared the areas of the rings he was quite astonished. Why? 6 blue points.
Is the astonishing result true for other n-edges with a = 4cm? How big must a be, if the ring should have an area of 1000 cm²? (3+3 red points)

it

“Anche dentro questa costruzione è nascosto un segreto”, Mike era convinto. “Allora sono curiosa”, rispondeva Lisa.
Mike aveva disegnato per primo un triangolo equilatero (a=4 cm) per poi costruire il suo circondario e cerchio interno. Questi due formano un anello circolare. Poi ha rifatto la stessa cosa col quadrato che vedete nel disegno (a = 4cm). E di nuovo ha ricevuto un anello circolare dal circondario e cerchio interno. Paragonando le aree dei due anelli circolari era molto stupefatto. Sai perchè? – 6 punti blu
Quel risultato stupefacente, vale anche per altri poligoni regolari con a=4 cm? È come si deve scegliere la misura di a perchè l’ anello circolare abbia un’ area di 1000 cm² – 3+3 punti rossi.

Lösung/solution/soluzione/résultat:

Lösungen  von Ingmar Rubin --> pdf <-- ud Reinhold M.. danke

ich beginne wieder ich gleich allgemein.

Jedes reguläre n-Eck besitzt bekanntlich einen Mittelpunkt, der der gemeinsame Umkreis- und Inkreismittelpunkt ist, und lässt sich in n Dreiecke zerlegen, deren Eckpunkte jeweils zwei nebeneinanderliegende Eckpunkte des n-Ecks und der Mittelpunkt sind. Die Schenkel dieser gleichschenkligen Dreiecke haben die Länge des Umkreisradius ru, und ihre Höhe die des Inkreisradius ri. Damit gilt nach dem Satz des Pythagoras mit der Seitenlänge a des n-Ecks
 ri^2 + (a/2)^2 = ru^2
- die genauen Längen in Abhängigkeit von n benötigen wir also wieder nicht. Denn mit dem Umkreisinhalt Au
 Au = Pi ru^2
und dem Inkreisinhalt Ai
 Ai = Pi ri^2
folgt für den gesuchten Flächeninhalt des Kreisrings Ar
 Ar = Au - Ai
    = Pi (ru^2 - ri^2)
    = Pi (a/2)^2
    = Pi/4 a^2.
Die Flächeninhalte sind also für alle n gleich ("rot 1"), insbesondere auch beim gleichseitigen Dreieck und beim Quadrat, und zwar für a = 4 cm gleich 4 Pi, d.h. ca. 12,57 cm^2 ("blau").
Und aus
 Ar = 1000 cm^2
folgt
 a = Wurzel(4000/Pi) = 20 Wurzel(10/Pi),
d.h. a muss knapp 35,7 cm sein, damit der Flächeninhalt des Kreisrings 1000 cm^2 beträgt ("rot 2").