Mathematik verstehen 4, Schulbuch, Aktualisiert

6.4 Der Flächeninhalt eines Kreises 6.28 Schätze, wie groß der Flächeninhalt A eines Kreises mit dem Radius r = 1 cm ist! Lösung: Der Flächeninhalt A eines Kreises mit dem Radius r = 1 cm ist sicher kleiner als der eines umgeschriebenen Quadrats (4 cm2) und sicher größer als der eines eingeschriebenen Quadrats (2 cm2). Wir können die Flächeninhalte der beiden Quadrate als Schranken ansehen: 2 cm2 < A < 4 cm2 Der Flächeninhalt des Kreises beträgt ca. 3 cm2. Jetzt lässt sich natürlich vermuten, dass der Flächeninhalt nicht 3 cm2, sondern vermutlich π cm2 groß ist. Wie schon beim Ermitteln des Verhältnisses von Kreisumfang zu Kreisdurchmesser kann dazu eine genauere Einschrankung mit Sechsecken herangezogen werden: 6.29 Schreibe einem Kreis mit dem Radius r = 1 ein regelmäßiges Sechseck ein und ein regelmäßiges Sechseck um, berechne jeweils den Flächeninhalt der beiden Sechsecke und ermittle damit Schranken für den Flächeninhalt A des Kreises! Lösung: Flächeninhalt ​A​ e​des eingeschriebenen Sechsecks: Das regelmäßige Sechseck besteht aus sechs gleichseitigen Dreiecken, die alle die Seitenlänge 1 haben: Ae = 6·​ 12 __ 4·​ √3 = ​ 3 _ 2​·√3 ≈ 2,6 Flächeninhalt ​A​ u​des umgeschriebenen Sechsecks: Das regelmäßige Sechseck besteht aus sechs gleichseitigen Dreiecken, die alle die Höhe 1 haben. Für die Seitenlänge a des umgeschriebenen Sechsecks gilt nach dem pythagoräischen Lehrsatz: ​ “ ​ a _ 2 ​ § ​ 2+​ 12 = a2 w a2 – ​​ “ ​ a _ 2 ​ § ​ 2​= 1 w ​ 3a 2 ___ 4 ​= 1 w 3a 2 = 4 w a2 = ​ 4 _ 3 ​ w a = ​ 2 __ ​ 9 __ 3​ ​ Au = 6·​ ​ “ ​2 __ ​ 9 __ 3​ ​ § ​ 2​ ___ 4 ​·√3 = 6·​ ​ 4 _ 3​ _ 4​·√3 = 6·​ 1 _ 3​·√3 = 2 √3 ≈ 3,46 Da Ae < A < Au, gilt 2,6 < A < 3,46. 6.30 Ermittle wie in Aufgabe 6.29 Schranken für den Flächeninhalt eines Kreises mit dem Radius r = 2! Ist der Flächeninhalt doppelt so groß wie der des Kreises mit r = 1? Begründe! Lösung: Flächeninhalt ​A​ e​des eingeschriebenen Sechsecks: Ae = 6·​ 22 __ 4 ·​ √3 = 6·√3 ≈ 10,4 Flächeninhalt ​A​ u​des umgeschriebenen Sechsecks: ​ “ ​ a _ 2 ​ § ​ 2​+ 22 = a2 w a2 – ​​ “ ​ a _ 2 ​ § ​ 2​= 4 w ​ 3a 2 ___ 4 ​= 4 w 3a 2 = 16 w a2 = ​ 16 __ 3 ​ w a = ​ 4 _ ​ 9_ 3​ ​ Au = 6·​ ​ “ ​4 _ ​ 9_ 3​ ​ § ​ 2​ _ 4 ·​ √3 = 6·​ ​ 16 __ 3 ​ __ 4​·√3 = 6·​ 4 _ 3​·√3 = 8 √3 ≈ 13,86 Da Ae < A < Au, gilt 10,4 < A < 13,86. Nein, der Flächeninhalt eines Kreises mit r = 2 ist viermal so groß wie der eines Kreises mit r = 1. Verdopplung aller Seitenlängen führt zu einer Vervierfachung des Flächeninhalts. D 1 O A 1 1 1 Ó O A Ó Werkzeug – d28uc7 166 I 3 Geometrische Figuren und Körper Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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