Serie 57

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Aufgabe 9

681. Wertungsaufgabe

deu

„Schaut euch mal meine Konstruktionen an.“, sagte Lisa. „Sieht schön aus. Wie hast du die Konstruktionen ausgeführt?“, fragte Maria. „Die Konstruktion ist in beiden Fällen dieselbe, hier könnt ihr die Beschreibung nachlesen.“

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  1. Ein Quadrat ABCD zeichnen.
  2. Seite CD verlängern, E ist 1 cm von D entfernt. Das erste blaue Dreieck zeichnen.
  3. Rechter Winkel bei E. Punkt F ist 2 cm von E entfernt. Das erste rote Dreieck zeichnen.
  4. Rechter Winkel bei F. Punkt G ist 3 cm von F entfernt. Das zweite blaue Dreieck zeichnen.
  5. Rechter Winkel bei G. Punkt H ist 4 cm von G entfernt. Das zweite rote Dreieck zeichnen. Die Konstruktion ist fertig.

Beim Bild oben hat das Quadrat eine Kantenlänge von 4 cm. Wie groß sind die Flächeninhalte beider blauen Dreiecke zusammen? 5 blaue Punkte

Beim zweiten Bild hat das Quadrat eine Kantenlänge von 8 cm.

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Wie groß muss die Kantenlänge des Quadrats ABCD gewählt werden, damit H auf der Verlängerung von BA liegt? 5 rote Punkte

Termin der Abgabe 01.07.2021. Срок сдачи 01.07.2021. Ultimo termine di scadenza per l´invio è il 01.07.1921. Deadline for solution is the 1th. July 2021. Date limite pour la solution 01.07.2021. Soluciones hasta el 01.07.2021. Beadási határidő 2021.07.01. 截止日期: 2021.07.01 - 请用徳语或英语回答。

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第681题

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„看一下我的构图。“, 丽莎说。
„看起来很漂亮!你是怎么做出来的?“, 玛丽雅问。
„这两种构图的方式是一样的, 你们可以看一下“。

  1. 画一个正方形ABCD。
    2. 把边CD延长至点E, 使点E到点D的距离是1厘米。构成第一个蓝色的三角形。
    3. 在点E处画一个直角,使点F到点E的距离是2厘米。构成第一个红色的三角形。
    4. 在点F再画一个直角,使点G到点F的距离是3厘米。构成第二个蓝色的三角形。
    5. 在点G再画一个直角,使点H到点G的距离是4厘米。第二个红色的三角形也画出来了。 这样构图就完成了。
    在上图中如果正方形的边长是4厘米,那么两个蓝色的三角形的面积之和是多少? 5个蓝点。

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]第二幅图中正方形的边长是8厘米。
如果使点H正好在边BA的延长线上的话,正方形ABCD的边长应该是多少? 5个红点。
截止日期: 2021.07.01 - 请用徳语或英语回答。

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«Посмотрите, пожалуйста, на мои конструкции», сказала Лиза. «Выглядят красиво. Как ты сделала эти конструкции?», спросила Мария. «Конструкция одинакова в обеих случаях, здесь можете прочитать её описание».

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  1. Нарисовать квадрат ABCD.
    2. Удлинить сторону CD, Е находится на расстоянии 1 см от D. Нарисовать первый синий треугольник.
    3. Угол у Е — прямоугольный. Точка F находится на расстоянии 2 см от Е. Нарисовать первый красный треугольник.
    4. Угол у F — прямоугольный. Точка G находится на расстоянии 3 см от F. Нарисовать второй синий треугольник.
    5. Угол у G — прямоугольный. Точка H находится на расстоянии 4 см от G. Нарисовать второй красный треугольник. Конструкция закончена.
    В верхней картине длина сторон квадрата составляет 4 см.
    Какова плoщадь обеих синих треугольников вместе взятых? 5 синих очков.

Во второй картине длина сторон квадрата составляет 8 см.

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Какова должна быть длина сторон квадрата для того, чтобы точка Н находилась на удлинении ВА? 5 красных очков.

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„Nézzétek csak meg a szerkesztésemet” – mondta Lisa. „Nagyon szép. Hogy csináltad?” – kérdezte Mária. „ A szerkesztés mindkét esetben azonos, itt tudtok utánaolvasni.”

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  1. Rajzolj egy ABCD négyszöget.
    2. Hoszzabbítsd meg a CD oldalt, E a D-től 1 cm távolságra van.
    3. Jobb szög az E pontnál. F pont 2 cm távolságra az E-től. Rajzold meg az első piros háromszöget.
    4. Jobb szög F-nél. G pont az F-től 3 cm-re van. Rajzold meg a második kék háromszöget.
    5. Jobb szög G pontnál. H pont 3 cm távolságra van a G ponttól. Rajzold meg a második piros háromszöget.
    Kész a szerkesztés. A fenti képen a négyszög oldalhossza 4 cm. Mekkora a felülete a két kék háromszögnek együtt? 5 kék pont

A második ábrán a négyszög széle 8 cm hosszú.

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Mekkora legyen az oldalhossza az ABCD négyszögnek hogy a H a BA meghsszabbítására essen? 5 piros pont

frz

Jetez un œil à mes constructions », dit Lisa. "A l'air très beau. Comment as-tu fait ces constructions ? », a demandé Maria. "La construction est la même dans les deux cas, comme suit:"

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  1. Tracez un carré ABCD.
    2. Étendez le côté CD, E est à 1 cm de D. Dessinez le premier triangle bleu.
    3. Angle droit à E. Le point F est à 2 cm de E. Dessinez le premier triangle rouge.
    4. Angle droit à F. Le point G est à 3 cm de F. Dessinez le deuxième triangle bleu.
    5. Angle droit à G. Le point H est à 4 cm de G. Dessinez le deuxième triangle rouge. La construction est terminé.
    Dans l'image ci-dessus, le carré a une longueur de bord de 4 cm. Quelle est l'aire combinée des deux triangles bleus ? 5 points bleus
    Dans la deuxième image, le carré a une longueur de bord de 8 cm.

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Quelle doit être la longueur du bord du carré ABCD pour que H se trouve sur le prolongement de BA ? 5 points rouges

esp

 "Mirad mis construcciones", dijo Lisa. "Se ve bien. ¿Cómo has hecho las construcciones?", preguntó María. "La construcción es la misma en ambos casos, podéis leerlo aquí".

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  1. Dibuja un cuadrado ABCD.
  2. extender el lado CD, E está a 1 cm de D. Dibuja el primer triángulo azul.
  3. ángulo recto en E. El punto F está a 2 cm de E. Dibuja el primer triángulo rojo. 
  4. ángulo recto en F. El punto G está a 3 cm de F. Dibuja el segundo triángulo azul. 
  5. Ángulo recto en G. El punto H está a 4 cm de G. Dibuja el segundo triángulo rojo. Dibuja el segundo triángulo rojo. La construcción está terminada.

En la imagen anterior, el cuadrado tiene una longitud de arista de 4 cm. ¿Qué tamaño tienen las áreas de ambos triángulos azules juntos? 5 puntos azules.

En la segunda imagen, el cuadrado tiene una longitud de arista de 8 cm.

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¿Cuál debe ser la longitud de las aristas del cuadrado ABCD para que H se encuentre en la prolongación de BA? 5 puntos rojos

en

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“Have a look at my constructions”, Lisa said. “Looks nice. How did you draw it?", Maria asked. “The construction is in both cases the same, here you can check my notes.”

  1. Draw one square ABCD.
  2. Extend side CD, E is 1cm away from D. Draw the first blue triangle.
  3. Right angle at E. Point F is 2 cm away from E. Draw the first red triangle.
  4. Right angle at F. Point G is 3cm away from F. Draw the second blue triangle.
  5. Right angle at G. Point H is 4cm away from G. Draw the second red triangle. The construction is finished.

At the picture on top the square has an edge length of 4cm. How big are the areas of both blue triangles together? 5 blue points

On the second picture the square has an edge length of 8cm.

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How big has the edge length of the square ABCD to be, that H lies on the extension of BA? 5 red points

it

„Guardate le mie costruzioni.“, Lisa diceva. “Che belle! Ma come le hai costruite?”, chiedeva Maria. – “La costruzione è sempre la stessa: eccola!”

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  1. Disegnare un quadrato ABCD.
    2. Prolungare il lato CD, E è1 cm distante da D. Disegnare il primo triangolo blu.
    3. Angolo retto in E. Punto F ha una distanza di 2 cm da E. DIsegnare il primo triangolo rosso.
    4. ngolo retto in F. Punto G è 3 cm distante da F. Disegnare il secondo triangolo blu.
    5. Angolo retto in G. Punto H è 4 cm distante da G. Disegnare il secondo triangolo rosso. Fatta la costruzione.

Nel primo disegno, I lati del quadrato hanno una lunghezza di 4 cm. Qual’è la somma delle aeree dei due triangoli blu? 5 punti blu.
Nel secondo disegno, i lati del quadrato hanno una lunghezza di 8 cm.

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Quale lunghezza deve avere il quadrato per causare che H sia situato sulla prolungazione di BA? 5 punti rossi.

Lösung/solution/soluzione/résultat/Решение:
Eine "rote" Lösung unter Verwendung von Additionstheoremen wurde nicht eingesandt. Wer Muße hat, kann das gerne noch probieren. Hier eine Schöne Übersicht: https://de.wikipedia.org/wiki/Formelsammlung_Trigonometrie

Numerische Lösungen, die die Herleitungen der notwendigen Formel(n) einschloss, ging natürlich auch.
Musterlösung von Reinhold M., danke:
ist a die Kantenlänge des Quadrats, so folgt mit dem Satz des Pythagoras
  AD = a,
  AE = Wurzel(1^2 + a^2) = Wurzel(a^2 + 1),
  AF = Wurzel(2^2 + (Wurzel(1 + a^2))^2) = Wurzel(a^2 + 5),
  AG = Wurzel(3^2 + (Wurzel(5 + a^2))^2) = Wurzel(a^2 + 14),
  AH = Wurzel(4^2 + (Wurzel(14 + a^2))^2) = Wurzel(a^2 + 30).
Der Flächeninhalt AADE des kleinen blauen Dreiecks ist damit
  AADE = 1/2 AD DE = a/2
und der Flächeninhalt AAFG des größeren
  AAFG = 1/2 AF FG = 3/2 Wurzel(a^2 + 5).
Die gesuchte Summe A beider Flächeninhalte ist damit
  A = AADE + AAFG = (a + 3 Wurzel(a^2 + 5))/2,
für a = 4 [cm] also
  A = 2 + 1,5 Wurzel(21)
bzw. ca. 8,8739 cm^2.

Weiter folgt für α = Winkel(DAE), β = Winkel(EAF), γ = Winkel(FAG), δ = Winkel(GAH) mit dem Sinussatz und sin(90°) = 1
  sin(α) = 1 / Wurzel(a^2 + 1),
  sin(β) = 2 / Wurzel(a^2 + 5),
  sin(γ) = 3 / Wurzel(a^2 + 14),
  sin(δ) = 4 / Wurzel(a^2 + 30)
sowie wegen sin^2(x) + cos^2(x) = 1 für beliebige x und mit α, β, γ, δ <= 90°
  cos(α) = a / Wurzel(a^2 + 1),
  cos(β) = Wurzel(a^2 + 1) / Wurzel(a^2 + 5),
  cos(γ) = Wurzel(a^2 + 5) / Wurzel(a^2 + 14),
  cos(δ) = Wurzel(a^2 + 14) / Wurzel(a^2 + 30).
Daraus folgt mit den Additionstheoremen des Sinus
  sin(x+y) = sin(x)cos(y) + cos(x)sin(y)
und des Kosinus
  cos(x+y) = cos(x)cos(y) - sin(x)sin(y)
(hier scheint mir die Verrechenwahrscheinlichkeit geringer zu sein als beim Rechnen mit dem Tangens...)
  sin(α+β) = sin(α)cos(β) + cos(α)sin(β) =  (2 a + Wurzel(a^2 + 1)) / (Wurzel(a^2 + 1) Wurzel(a^2 + 5)),
  cos(α+β) = cos(α)cos(β) - sin(α)sin(β) =  (a Wurzel(a^2 + 1) - 2) / (Wurzel(a^2 + 1) Wurzel(a^2 + 5)),
  sin(γ+δ) = sin(γ)cos(δ) + cos(γ)sin(δ) =  (3 Wurzel(a^2 + 14) + 4 Wurzel(a^2 + 5)) / (Wurzel(a^2 + 14) Wurzel(a^2 + 30)),
  cos(γ+δ) = cos(γ)cos(δ) - sin(γ)sin(δ) =  (Wurzel(a^2 + 14) Wurzel(a^2 + 5) - 12) / (Wurzel(a^2 + 14) Wurzel(a^2 + 30)),
  cos(α+β+γ+δ) = cos(α+β)cos(γ+δ) - sin(α+β)sin(γ+δ)
    =  (a Wurzel(a^2 + 1) Wurzel(a^2 + 14) Wurzel(a^2 + 5) - 2 Wurzel(a^2 + 14) Wurzel(a^2 + 5) - 12 a Wurzel(a^2 + 1) + 24
          - 6 a Wurzel(a^2 + 14) - 8 a Wurzel(a^2 + 5) - 3 Wurzel(a^2 + 1) Wurzel(a^2 + 14) - 4 Wurzel(a^2 + 1) Wurzel(a^2 + 5))
        / (Wurzel(a^2 + 1) Wurzel(a^2 + 5) Wurzel(a^2 + 14) Wurzel(a^2 + 30)).
Die "rote Bedingung" α+β+γ+δ = 90° wird damit genau dann erfüllt, wenn
  f(a) := 24 - 12 a Wurzel(a^2 + 1) - 8 a Wurzel(a^2 + 5) - 6 a Wurzel(a^2 + 14)
            - 4 Wurzel(a^2 + 1) Wurzel(a^2 + 5)) - 3 Wurzel(a^2 + 1) Wurzel(a^2 + 14) - 2 Wurzel(a^2 + 5) Wurzel(a^2 + 14)
            + a Wurzel(a^2 + 1) Wurzel(a^2 + 5) Wurzel(a^2 + 14)
eine Nullstelle hat. Eine Intervallschachtelung (hier direkt aus Excel übernommen) liefert
  f(5) ≈ -91,9681683693112,
  f(6) ≈ 301,201948524827,
  f(5,3) ≈ -6,14679809147611,
  f(5,4) ≈ 28,0620047662183,
  f(5,31) ≈ -2,85778470729457,
  f(5,32) ≈ 0,460192936527648,
  f(5,318) ≈ -0,205725819926542,
  f(5,319) ≈ 0,127088166179661,
  f(5,3186) ≈ -0,00607231526061014,
  f(5,3187) ≈ 0,0272134437802265,
  f(5,31861) ≈ -0,0027438701889082,
  f(5,31862) ≈ 0,000584603956582441,
  f(5,318618) ≈ -0,0000810931984460694,
  f(5,318619) ≈ 0,000251755233605877,
  f(5,3186182) ≈ -0,0000145235351283191,
  f(5,3186183) ≈ 0,0000187613005664389,
  f(5,31861824) ≈ -0,00000120960123695113,
  f(5,31861825) ≈ 0,0000021188823779994,
  f(5,318618243) ≈ -0,00000021105587677539,
  f(5,318618244) ≈ 0,000000121792027130141,
  f(5,3186182436) ≈ -0,0000000113470974838492,
  f(5,3186182437) ≈ 0,0000000219374811649686,
  f(5,31861824363) ≈ -0,00000000136205358103325,
  f(5,31861824364) ≈ 0,00000000196678229258396,
  f(5,318618243634) ≈ -0,0000000000303117531075259,
  f(5,318618243635) ≈ 0,000000000302364355775353,
  f(5,318618243634) ≈ -0,0000000000303117531075259,
  f(5,3186182436341) ≈ 0,00000000000305533376376843,
  f(5,31861824363409) ≈ -0,000000000000682121026329696.
Das Quadrat muss also eine Kantenlänge von ca. 5,3186182436341 cm haben, damit B, A und H auf einer Gerade liegen.

 

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