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.
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:
Wähle die passende Winkelgröße für den eingezeichneten Winkel α.
Wenn man das Geodreieck richtig anlegt, erkennt man, dass der gegebene Winkel 290° sein muss.
Winkel zu 180° ergänzen
Beispiel:
Berechne den eingezeichneten Winkel α.
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.
Wenn man das Dreieck ABC ins Koordinatensystem einzeichnet, kann folgende Winkel abmessen:
α ≈ 69°
β ≈ 23°
γ ≈ 88°
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.
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.
Wenn man das Dreieck ABC ins Koordinatensystem einzeichnet, kann man folgende Winkel abmessen:
α ≈ 73°
β ≈ 42°
γ ≈ 65°
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.
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:
(Alle Sektoren sind gleich groß)
Bestimme die Mittelpunktswinkel α der einzelnen Sektoren.
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 = = 40°
Kreiswinkel aus Säulendiagramm
Beispiel:
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.
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:
B:
C:
D:
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: ⋅ 360° = 8 ⋅ 8° = 64°
B: ⋅ 360° = 7 ⋅ 8° = 56°
C: ⋅ 360° = 5 ⋅ 8° = 40°
D: ⋅ 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.
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.
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:
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.
Man erkennt zwei Viertelskreise mit Radius r = 1 cm.
Setzt man die zwei Viertelskreise zusammen, so erhält man einen Halbkreis mit einem Umfang von ⋅ 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.
Wir wenden einfach die Formel
A = π ⋅ r2
an und erhalten so:
A = π ⋅ 202 m²
≈ 3,1 ⋅ 400 m²
≈ 1240 m²
Flächeninhalt Kreis am Bild
Beispiel:
Bestimme den Flächeninhalt der eingefärbten Fläche.
(2 Kästchen sind 1 cm lang)
Als Wert von π kann man mit 3,1 rechnen.
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 = ⋅ π ⋅ r12
≈ ⋅ 3,1 ⋅ 32 cm² ≈ ⋅ 3,1 ⋅ 9 cm²
= 27,9 cm² .
Für den Flächeninhalt des kleineren Voll-Kreis, der herausgeschnitten wurde, gilt
A2 = ⋅ π ⋅ r22
≈ ⋅ 3,1 ⋅ 22 cm² ≈ ⋅ 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:
Bestimme den Flächeninhalt der eingefärbten Fläche.
(2 Kästchen sind 1 cm lang)
Als Wert von π kann man mit 3,1 rechnen.
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 = ⋅ g ⋅ hg
= ⋅ 2 cm ⋅ 2 cm = ⋅
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 multiplizieren:
A3 = ⋅
π ⋅ r2 ≈ ⋅ 3,1 ⋅ 12 cm² ≈ ⋅
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.
