Aufgabenbeispiele von Kreis, Winkel

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Winkel in Uhr

Beispiel:

Wenn es 9:00 Uhr ist, wie groß ist dann der Winkel α zwischen den beiden Zeigern?

Gesucht ist der kleinere Winkel.

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BlaBla

Die Uhr setzt sich aus 12 gleich großen Sektoren für die 12 Stunden zusammen. Also muss der Winkel zwischen zwei Stunde-Strichchen immer genau 360°:12 = 30° sein.

Der Winkel zwischen 12 Uhr und 9 Uhr ist also 9 ⋅ 30° = 270°.

Der Winkel auf der linken Seite zwischen 9 Uhr und 9 Uhr ist mit 3 ⋅ 30° = 90° jedoch kleiner.

Somit ist der gesucht Winkel 90°.

Winkel messen/schätzen

Beispiel:

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Wähle die passende Winkelgröße für den eingezeichneten Winkel α.

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Wenn man das Geodreieck richtig anlegt, erkennt man, dass der gegebene Winkel 290° sein muss.

Winkel zu 180° ergänzen

Beispiel:

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Berechne den eingezeichneten Winkel α.

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Der blaue Winkel mit 141° und α ergeben zusammen einen gestreckten Winkel, es gilt also:

141° + α = 180°

Also muss α doch 141° kleiner als 180° sein:

α = 180° - 141° = 39°

Innenwinkel Dreieck

Beispiel:

Zeichne das Dreieck ABC mit A(0|3), B(9|1) und C(2|6) in ein Koordinatensystem mit der Einheit 1 cm und miss die drei Innenwinkel.

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Wenn man das Dreieck ABC ins Koordinatensystem einzeichnet, kann folgende Winkel abmessen:

α69°

β23°

γ88°

Winkel im KoSy konstruieren (<180°)

Beispiel:

Zeichne die Punkte A(8|5) und B(0|4) in ein Koordinatensystem.
Zeichne den Winkel α = 33° so, dass A der Scheitel ist und B auf dem ersten Schenkel liegt.
Der zweite Schenkel schneidet die x-Achse im Punkt S. Lies die Koordinaten dieses Schnittpunkts S ab.

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Wenn man die Punkte A und B in das Koordinatensystem eingezeichnet hat, muss man darauf achten, dass man den 2. Schenkel des Winkels im positiven Drehsinn (also gegen den Uhrzeigersinn) einzeichnet.

Dann erhält man den Schnittpunkt mit der x-Achse bei S(2|0).

Innenwinkel +Winkeleinteilung

Beispiel:

Zeichne das Dreieck ABC mit A(1|2), B(7|1) und C(3|6) in ein Koordinatensystem mit der Einheit 1 cm und miss die drei Innenwinkel.

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Wenn man das Dreieck ABC ins Koordinatensystem einzeichnet, kann man folgende Winkel abmessen:

α73°

β42°

γ65°

Weil der größte Winkel α = 73° < 90° ist, ist das Dreieck spitzwinklig.

Winkel im KoSy konstruieren

Beispiel:

Zeichne die Punkte A(9|4) und B(0|5) in ein Koordinatensystem.
Zeichne den Winkel α = 40° so, dass A der Scheitel ist und B auf dem ersten Schenkel liegt.
Der zweite Schenkel schneidet die x-Achse im Punkt S. Lies die Koordinaten dieses Schnittpunkts S ab.

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Wenn man die Punkte A und B in das Koordinatensystem eingezeichnet hat, muss man darauf achten, dass man den 2. Schenkel des Winkels im positiven Drehsinn (also gegen den Uhrzeigersinn) einzeichnet.

Dann erhält man den Schnittpunkt mit der x-Achse bei S(3|0).

Winkel von Kreisausschnitten

Beispiel:

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(Alle Sektoren sind gleich groß)

Bestimme die Mittelpunktswinkel α der einzelnen Sektoren.

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Wir können insgesamt 9 gleich große Sektoren erkennen.

Zusammen ergeben die 9 Sektoren einen vollen Kreis mit 360°, also gilt für den Mittelpunktswinkel eines Sektors:

α = 360° 9 = 40°

Kreiswinkel aus Säulendiagramm

Beispiel:

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Daten

Bei einer Datenerhebung wurden 45 Personen befragt, die sich für eine der Optionen A, B, C oder D entscheiden müssen.

Das Ergebnis wurde im nebenstehenden Säulendiagramm veranschaulicht.

Bestimme jeweils die Mittelpunktswinkel der jeweiligen Sektoren, wenn dieses Ergebnis in einem Kreisdiagramm dargestellt werden soll.

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Wir lesen zuerst die Werte aus dem Säulendiagramm ab: A: 8, B: 7, C: 5, D: 25

Zur Kontrolle, dass man nicht falsch abgelesen hat, kann man die Werte auch nochmals addieren: 8 + 7 + 5 + 25 = 45

Jetzt können wir die Anteile der einzelnen Optionen berechnen, in dem wir die Zahlenwerte einfach durch die Gesamtzahl der Personen 45 teilen:

A: 8 45

B: 7 45

C: 5 45

D: 25 45

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Um die Winkelgrößen der Mittelpunktswinkel zu erhalten, müssen wir einfach die Anteile mit den 360° eines Vollkreises multiplizieren.

Dabei können wir jeweils immer überkreuz den Nenner 45 mit den 360 kürzen:

A: 8 45 ⋅ 360° = 8 ⋅ 8° = 64°

B: 7 45 ⋅ 360° = 7 ⋅ 8° = 56°

C: 5 45 ⋅ 360° = 5 ⋅ 8° = 40°

D: 25 45 ⋅ 360° = 25 ⋅ 8° = 200°

Umfang eines Kreises

Beispiel:

Ein Kreis hat den Radius 1 mm. Bestimme seinen Umfang.

Als Wert von π kann man mit 3,1 rechnen.

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Wir wenden einfach die Formel
U = 2 ⋅ π ⋅ r
oder näherungsweise
U ≈ 2 ⋅ 3,1 ⋅ r
an und erhalten so:

U ≈ 2 ⋅ 3,1 ⋅ 1 mm
≈ 3,1 ⋅2 mm
6,2 mm

Umfang Kreis rückwärts

Beispiel:

Ein Kreis hat den Umfang U = 27.9 mm. Bestimme seinen Durchmesser.

Als Wert von π kann man mit 3,1 rechnen.

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Wir wenden einfach die Formel
U = π ⋅ d
oder näherungsweise
U ≈ 3,1 ⋅ d
an und setzen ein:
27.9 ≈ 3,1 ⋅ d

Da der Umfang ja immer π (≈ 3,1) mal so groß wie der Durchmesser ist, müssen wir einfach den Umfang durch π (≈ 3,1) teilen:

d ≈ 27.9 mm : 3,1
= 9 mm

Umfang Kreis am Bild

Beispiel:

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Bestimme die gesamte Länge des Randes der abgebildteten Figur in cm.
(2 Kästchen sind 1 cm lang)

Als Wert von π kann man mit 3,1 rechnen.

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Man erkennt zwei Viertelskreise mit Radius r = 1 cm.

Setzt man die zwei Viertelskreise zusammen, so erhält man einen Halbkreis mit einem Umfang von 1 2 ⋅ 2 ⋅ π ⋅ r = π ⋅ r
≈ 3,1 ⋅ 1 cm = 3.1 cm

Dazu kommen noch die insgesamt 4 Radiuslängen (je zwei bei den zwei Viertelskreisen zum Mittelpunkt hin), also 4 ⋅ 1 cm = 4 cm.

Die Gesamtlänge des Randes der Figur ist somit 3,1 cm + 4 cm = 7,1 cm.

Flächeninhalt Kreis

Beispiel:

Ein Kreis hat den Radius 20 m. Bestimme seinen Flächeninhalt.

Als Wert von π kann man mit 3,1 rechnen.

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Wir wenden einfach die Formel
A = π ⋅ r2
an und erhalten so:

A = π ⋅ 202
≈ 3,1 ⋅ 400 m²
1240 m²

Flächeninhalt Kreis am Bild

Beispiel:

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Bestimme den Flächeninhalt der eingefärbten Fläche.
(2 Kästchen sind 1 cm lang)

Als Wert von π kann man mit 3,1 rechnen.

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Man erkennt hier einen Voll-Kreisring, das heißt von einem größeren Voll-Kreis mit Radius r1 = 3 cm wurde ein kleinerer Voll-Kreis mit Radius r2 = 2 cm herausgeschnitten.

Für den Flächeninhalt des großen Voll-Kreis gilt A1 = 1 ⋅ π ⋅ r12
1 ⋅ 3,1 ⋅ 32 cm² ≈ 1 ⋅ 3,1 ⋅ 9 cm² = 27,9 cm² .

Für den Flächeninhalt des kleineren Voll-Kreis, der herausgeschnitten wurde, gilt
A2 = 1 ⋅ π ⋅ r221 ⋅ 3,1 ⋅ 22 cm² ≈ 1 ⋅ 3,1 ⋅ 4 cm² = 12,4 cm² .

Der Flächeninhalt der eingefärbten Fläche beträgt somit A = 27,9 cm² - 12,4 cm² = 15,5 cm².

Flächeninhalt zusammengesetzt

Beispiel:

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Bestimme den Flächeninhalt der eingefärbten Fläche.
(2 Kästchen sind 1 cm lang)

Als Wert von π kann man mit 3,1 rechnen.

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Der Flächeninhalt des großen Rechteck kann man einfach als Produkt von der Breite b = 4 cm und der Höhe h = 2 cm berechnet werden:
A1 = 4 cm ⋅ 2 cm = 8 cm²

Der Flächeninhalt des blauen Dreiecks oben kann man berechnen mit:
A2 = 1 2 ⋅ g ⋅ hg = 1 2 ⋅ 2 cm ⋅ 2 cm = 1 2 ⋅ 4 cm ²
= 2 cm²

Der Flächeninhalt des grünen Viertelskreises rechts kann man mit der Kreisflächenformel A = π ⋅ r2 berechnen. Weil es ja aber nur ein Viertelskreis ist, müssen wir eben noch alles mit 1 4 multiplizieren:
A3 = 1 4 ⋅ π ⋅ r2 1 4 ⋅ 3,1 ⋅ 12 cm² ≈ 1 4 ⋅ 3,1 ⋅ 1 cm²
= 0.775 cm²

Der Flächeninhalt der gesamten eingefärbten Fläche beträgt somit
A = A1 + A2 + A3
= 8 cm² + 2 cm² + 0.775 cm²
= 10,775 cm².