Herzlich willkommen zur Vorbereitung auf deine Klassenarbeit zum Thema Pythagoras im Raum! In diesem Kurs wiederholst du alles, was du brauchst – Schritt für Schritt.
📐 MERKE: Was ist ein Prisma?
Ein Prisma besitzt eine Grund- und eine Deckfläche, die zueinander parallel und kongruent (deckungsgleich) sind. Verbunden werden sie durch die senkrechte Körperhöhe h.
📝 FORMELN: Für ALLE Prismen gilt:
Volumen: V = G · h (Grundfläche mal Körperhöhe)
Oberfläche: O = 2 · G + M (zweimal Grundfläche plus Mantel)
Mantel: M = u · h (Umfang der Grundfläche mal Körperhöhe)
💡 SO MERKST DU DIR DAS:
Volumen = Alles, was reinpasst, wenn du den Körper mit Wasser füllst.
Oberfläche = Alles, was nass wird, wenn du den Körper ins Wasser wirfst.
⚠️ GANZ WICHTIG
Bei jedem Prisma musst du dir als Erstes überlegen: Was für eine Grundfläche habe ich? Davon hängt ab, welche Formeln du für G und u brauchst!
Im Folgenden schauen wir uns die wichtigsten Prismentypen an – jeweils mit Theorie, einem gemeinsam durchgerechneten Beispiel und Übungsaufgaben zum Selbstrechnen.
Modul 2
Quadratisches Prisma
Theorie
Beim quadratischen Prisma ist die Grundfläche ein Quadrat. Alle vier Seiten sind gleich lang, alle vier Winkel sind rechte Winkel.
📝 FORMELN: Quadratisches Prisma
Grundfläche: G = a² Umfang: u = 4 · a
Volumen: V = a² · h
Oberfläche: O = 2 · a² + 4 · a · h
Einstiegsbeispiel (gemeinsam durchrechnen)
Versuche zuerst selbst, den Lösungsweg aufzuschreiben, bevor du die Lösung aufklappst!
Schritt 1: Volumen V = a² · h = 5,4² · 8,7 = 29,16 · 8,7 = 253,69 cm³
Schritt 2: Mantel M = 4 · a · h = 4 · 5,4 · 8,7 = 187,92 cm²
Beim Dreieckprisma mit gleichseitigem Dreieck als Grundfläche sind alle drei Seiten gleich lang (60°-Winkel). Ganz wichtig: Du musst zuerst die Dreieckshöhe hD mit Pythagoras berechnen!
📝 FORMELN: Gleichseitiges Dreieckprisma
Dreieckshöhe: hD = √(a² − (a/2)²)
Grundfläche: G = 0,5 · a · hDUmfang: u = 3 · a
Volumen: V = 0,5 · a · hD · h Oberfläche: O = 2 · G + 3 · a · h
⚠️ HÄUFIGER FEHLER
Die Höhe hD des gleichseitigen Dreiecks halbiert die Grundseite! Also: Kathete = a/2, Hypotenuse = a. Dann: hD = √(a² − (a/2)²)
h: M / (3·a) = 60.91 / (3·3.5) = 60.91 / 10.5 = 5.8 cm
V: G · h = 5.3 · 5.8 = 30.74 cm³
hD = 3.03 cm | M = 60.91 cm² | h = 5.8 cm | V = 30.74 cm³
Modul 4
Sechseckprisma
Theorie
Beim Sechseckprisma ist die Grundfläche ein regelmäßiges Sechseck. Der Clou: Es besteht aus 6 gleichseitigen Dreiecken! Deshalb rechnest du ein Dreieck aus und multiplizierst mit 6.
📝 FORMELN: Sechseckprisma
Dreieckshöhe: h₁ = √(a² − (a/2)²)
Grundfläche: G = 6 · 0,5 · a · h₁ Umfang: u = 6 · a
Volumen: V = G · h Oberfläche: O = 2 · G + 6 · a · h
hT = 5.66 cm | M = 208.0 cm² | h = 8.0 cm | V = 316.96 cm³
Schwer
Gegeben: a = 11 cm, c = 5 cm, b = 7.5 cm, V = 650 cm³
Gesucht: hT, Körperhöhe h, Oberfläche O
Tipp: Erst hT und G berechnen. Dann über V = G · h rückwärts die Körperhöhe h berechnen.
x: (11 − 5) / 2 = 3.0 cm
hT: √(7.5² − 3.0²) = 6.87 cm
G: 0,5 · (11 + 5) · 6.87 = 54.96 cm²
h: V / G = 650 / 54.96 = 11.83 cm
O: 2 · 54.96 + 31.0 · 11.83 = 476.65 cm²
hT = 6.87 cm | h = 11.83 cm | O = 476.65 cm²
Modul 6
Würfel & Pythagoras im Würfel
Der Würfel als besonderes Prisma
📐 MERKE: Eigenschaften des Würfels
… beim Würfel sind alle Kanten gleich lang (12 Stück).
… beim Würfel sind alle Flächen gleich groß (6 Quadrate).
… beim Würfel sind alle Flächendiagonalen gleich lang.
… beim Würfel sind alle Raumdiagonalen gleich lang.
📝 FORMELN: Würfel
Volumen: V = a³ Oberfläche: O = 6 · a²
Flächendiagonale: dF = √(a² + a²) = a · √2
Raumdiagonale: dR = √(dF² + a²) = a · √3
⚠️ GANZ WICHTIG: Zweimal Pythagoras!
Für die Raumdiagonale brauchst du zwei Pythagoras-Schritte:
1. Erst die Flächendiagonale: dF = √(a² + a²)
2. Dann die Raumdiagonale: dR = √(dF² + a²)
Einstiegsbeispiel (Prüfungsstil)
Schritt 1: Flächendiag. AC AC = √(7² + 7²) = √98 = 9,9 cm
Schritt 2: Strecke CE (Raumdiag.) CE = √(9,9² + 7²) = √147,01 = 12,12 cm
Schritt 3: uACE = 9,9 + 12,12 + 7 = 29,02 cm
Schritt 4: AACE = 0,5 · 9,9 · 7 = 34,65 cm² (rechtwinkl. bei A)
V = 7³ = 343 cm³ | O = 6·7² = 294 cm²
u = 29,02 cm | A = 34,65 cm² | V = 343 cm³ | O = 294 cm²
Übungsaufgaben (Prüfungsniveau)
Prüfungsniveau
Gegeben: AB = 8.5 cm (Kantenlänge)
Gesucht: Dreieck ACE: Flächeninhalt A und Umfang u. Volumen V und Oberfläche O des Würfels.
AC (Flächendiag.): √(8.5² + 8.5²) = 12.02 cm
CE (Raumdiag.): √(12.02² + 8.5²) = 14.72 cm
u: 12.02 + 14.72 + 8.5 = 35.24 cm
A: 0,5 · 12.02 · 8.5 = 51.09 cm²
V = 614.12 cm³ | O = 433.5 cm²
u = 35.24 cm | A = 51.09 cm² | V = 614.12 cm³ | O = 433.5 cm²
Prüfungsniveau
Gegeben: AB = 6.5 cm
Gesucht: Viereck ACGE: Flächeninhalt A und Umfang u. Volumen V und Oberfläche O.
Tipp: ACGE ist ein Rechteck mit Seiten AC (Flächendiag.) und AE (Kante).
AC (Flächendiag.): √(6.5² + 6.5²) = 9.19 cm
u: 2 · 9.19 + 2 · 6.5 = 31.38 cm
A (Rechteck): 9.19 · 6.5 = 59.73 cm²
V = 274.62 cm³ | O = 253.5 cm²
u = 31.38 cm | A = 59.73 cm² | V = 274.62 cm³ | O = 253.5 cm²
Prüfungsniveau
Gegeben: AB = 9 cm
Gesucht: Dreieck ABG: BG, Raumdiag. AG, Flächeninhalt A und Umfang u. Volumen V und Oberfläche O.
Tipp: BG ist die Flächendiag. der rechten Seitenfläche. Rechter Winkel bei B!
BG (Flächendiag.): √(9² + 9²) = 12.73 cm
AG (Raumdiag.): √(12.73² + 9²) = 15.59 cm
u: 9 + 12.73 + 15.59 = 37.32 cm
A: 0,5 · 9 · 12.73 = 57.29 cm² (rechtwinkl. bei B)
V = 729 cm³ | O = 486 cm²
BG = 12.73 cm | AG = 15.59 cm | u = 37.32 cm | A = 57.29 cm² | V = 729 cm³ | O = 486 cm²
Modul 7
Quadratische Pyramide – Oberfläche & Pythagoras
Theorie: Begriffe und besondere Dreiecke
In der quadratischen Pyramide findest du drei wichtige rechtwinklige Dreiecke, in denen der Pythagoras seine Anwendung findet. Diese musst du dir gut einprägen!
📝 FORMELN & BEGRIFFE
a = Grundkante | h = Pyramidenhöhe | hs = Höhe der Seitenfläche | s = Seitenkante | d = Diagonale (= a·√2)
Dreieck 1 (h, 0,5a, hs): h² + (0,5a)² = hs²
Dreieck 2 (h, 0,5d, s): h² + (0,5d)² = s²
Dreieck 3 (hs, 0,5a, s): hs² + (0,5a)² = s²
Mantel: M = 4 · 0,5 · a · hsOberfläche: O = a² + M
⚠️ STRATEGIE BEI PYRAMIDEN-AUFGABEN
1. Was ist gegeben? Was ist gesucht?
2. Welches der drei Dreiecke hilft mir weiter?
3. Schritt für Schritt die fehlenden Größen berechnen.
4. Für den Mantel brauchst du immer a und hs!
Einstiegsbeispiel (gemeinsam durchrechnen)
Die folgende Aufgabe zeigt dir den typischen Prüfungsstil bei Pyramiden. Versuche zuerst selbst, den Lösungsweg aufzuschreiben, bevor du die Lösung aufklappst!
Analyse: Gegeben: s = 14 cm (Seitenkante AS), β = 30° (Winkel zw. h und s bei S). Gesucht: Mantelfläche M. Dafür brauchen wir a und hs.
Schritt 1: Dreieck 2 (h, 0,5d, s) sin(30°) = 0,5d / s → 0,5d = 14 · sin(30°) = 14 · 0,5 = 7 cm Also: d = 14 cm
Schritt 2: Grundkante a d = a · √2 → a = d / √2 = 14 / √2 = 9,9 cm
Schritt 3: Pyramidenhöhe h cos(30°) = h / s → h = 14 · cos(30°) = 14 · 0,866 = 12,12 cm