Die zentrische Streckung

The centric dilation

Mathematik Klasse 9 14 Aufgaben
GeometrieÄhnlichkeitZentrische Streckung

Die zentrische Streckung mit Zentrum Z und Faktor k bildet jeden Punkt P auf den Bildpunkt P′ auf dem Strahl ZP ab, mit ZP′ = k · ZP. Bildstrecken sind k-mal so lang und parallel zu den Originalstrecken, alle Winkel bleiben gleich. Räumt aus, dass das Zentrum die Figurenmitte sein muss, dass k nur vergrößert und dass man k zur Strecke addiert statt sie zu multiplizieren. Bereitet die Strahlensätze vor, die genau diese Streckung von Z aus beschreiben, und später die Abbildungen der Jahrgangsstufe 10.

Der Bildpunkt

Die zentrische Streckung erzeugt die Bildfigur. Man wählt ein Zentrum Z und einen Streckfaktor k mit k > 0. Der Bildpunkt P′ von P liegt auf dem Strahl von Z durch P, und es gilt:

Ist ZP = 2 cm und k = 3, so ist ZP′ = 6 cm. Bei k > 1 wird vergrößert, bei 0 < k < 1 verkleinert, und bei k = 1 bleibt jeder Punkt, wo er ist. Das Zentrum selbst wird nicht bewegt: Es ist sein eigener Bildpunkt.

Verändere k und ziehe das Zentrum Z. Wo liegt P′, wenn k kleiner als 1 ist?

Das Bild einer Figur

Streckt man alle Ecken eines Dreiecks von Z aus mit demselben k, entsteht das Bilddreieck. Jede Bildstrecke ist k-mal so lang wie ihre Originalstrecke und verläuft parallel zu ihr. Alle Winkel bleiben gleich. Original und Bild sind also ähnlich, mit dem Ähnlichkeitsfaktor k.

Bei k = 1,5 wird aus AB = 4 cm die Bildstrecke A′B′ = 6 cm. Wo das Zentrum liegt, ändert nur die Lage des Bildes, nicht seine Form: Z kann außerhalb der Figur liegen, auf einer Ecke oder mittendrin.

Ziehe Z durch das Dreieck. Was ändert sich am Bild, was bleibt gleich?
Leicht
Multiple Choice #1 25s ▶ Testen

Das Zentrum einer zentrischen Streckung mit k = 3 ist Z = (0 | 0), und es ist P = (2 | 1). Welcher Punkt ist der Bildpunkt P′?

  • ● X
  • ○ Y
  • ○ W
P′ liegt auf dem Strahl von Z durch P, dreimal so weit von Z entfernt wie P: ZP′ = 3 · ZP. Das ist X = (6 | 3). Y liegt zwar auf dem Strahl, aber nur um 3 weiter als P (Addieren statt Multiplizieren). W ist P nach rechts verschoben – eine Verschiebung, keine Streckung.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Bei einer zentrischen Streckung wird das Zentrum Z auf einen anderen Punkt abgebildet.

✓ Falsch
Das Zentrum hat den Abstand 0 von sich selbst, und k · 0 = 0. Es ist sein eigener Bildpunkt: Z′ = Z.
Multiple Choice #3 25s ▶ Testen

Eine Strecke AB ist 5 cm lang und wird mit k = 1,4 gestreckt. Wie lang ist die Bildstrecke A′B′?

  • ● 7 cm
  • ○ 6,4 cm
  • ○ 3,6 cm
A′B′ = k · AB = 1,4 · 5 cm = 7 cm. Die 6,4 cm entstehen durch Addieren (5 + 1,4), die 3,6 cm durch Teilen (5 : 1,4 ≈ 3,6).
Wahr / Falsch #4 15s ▶ Testen

Ein Dreieck mit α = 40° wird mit k = 2 gestreckt. Dann ist der Winkel α′ im Bild 80° groß.

✓ Falsch
Bei einer zentrischen Streckung bleiben alle Winkel gleich: α′ = 40°. Nur die Längen werden mit k multipliziert.
Im Bild tippen #5 20s ▶ Testen

Das Dreieck A′B′C′ ist das Bild von ABC. Tippe die Bildstrecke, die parallel zu AB liegt.

✓ Antwort: ApBp
Jede Bildstrecke liegt parallel zu ihrer Originalstrecke. Zu AB gehört die Bildstrecke A′B′. B′C′ gehört zu BC und C′A′ zu CA.
Multiple Choice #6 25s ▶ Testen

Eine Strecke von 8 cm wird mit k = 0,25 gestreckt. Wie lang ist die Bildstrecke?

  • ● 2 cm
  • ○ 7,75 cm
  • ○ 32 cm
8 cm · 0,25 = 2 cm. Wegen 0 < k < 1 wird verkleinert. 7,75 cm entsteht durch Subtrahieren (8 − 0,25), 32 cm durch Teilen (8 : 0,25) – das wäre k = 4.
Wahr / Falsch #7 15s ▶ Testen

Bei k = 0,5 liegt der Bildpunkt P′ zwischen Z und P.

✓ Wahr
ZP′ = 0,5 · ZP ist kürzer als ZP, und P′ liegt auf dem Strahl von Z durch P. Also liegt P′ zwischen Z und P.
Mittel
Zahleneingabe #1 35s ▶ Testen

Bei einer zentrischen Streckung mit dem Zentrum Z und k = 2,5 ist ZP = 4 cm. Wie lang ist ZP′ (in cm)?

✓ Antwort: 10
ZP′ = k · ZP = 2,5 · 4 cm = 10 cm.
Zahleneingabe #2 35s ▶ Testen

Das Dreieck ABC mit AB = 6 cm, BC = 4 cm und CA = 5 cm wird mit k = 1,5 gestreckt. Wie lang ist B′C′ (in cm)?

✓ Antwort: 6
B′C′ = k · BC = 1,5 · 4 cm = 6 cm.
Zahleneingabe #3 35s ▶ Testen

Es ist ZP = 10 cm und ZP′ = 4 cm. Wie groß ist k?

✓ Antwort: 0.4
k = ZP′ : ZP = 4 : 10 = 0,4. Wegen k < 1 ist es eine Verkleinerung.
Schwer
Zahleneingabe #1 35s ▶ Testen

Das Zentrum ist Z = (0 | 0), es ist P = (2 | 3) und k = 4. Welche y-Koordinate hat P′?

✓ Antwort: 12
Vom Ursprung aus wird jede Koordinate mit k multipliziert: P′ = (4 · 2 | 4 · 3) = (8 | 12). Die y-Koordinate ist 12.
Zahleneingabe #2 35s ▶ Testen

Ein Dreieck mit den Seiten 5 cm, 6 cm und 7 cm hat den Umfang 18 cm. Es wird mit k = 1,5 gestreckt. Wie groß ist der Umfang des Bildes (in cm)?

✓ Antwort: 27
Jede Seite wird 1,5-mal so lang, also auch ihre Summe: 18 cm · 1,5 = 27 cm (denn 7,5 + 9 + 10,5 = 27).
Zahleneingabe #3 35s ▶ Testen

Ein Logo ist 12 cm breit und 8 cm hoch. Es wird durch eine zentrische Streckung auf 30 cm Breite vergrößert. Wie hoch ist das Bild (in cm)?

✓ Antwort: 20
k = 30 : 12 = 2,5. Die Höhe wird mit demselben Faktor multipliziert: 8 cm · 2,5 = 20 cm.
KI-bewertete Rechnung #4 240s ▶ Testen

Das Dreieck ABC hat die Ecken A(1|1), B(4|1) und C(2|3). Es wird mit dem Zentrum Z(0|0) und k = 2 gestreckt. Zeichne beide Dreiecke in ein Koordinatensystem, gib die Koordinaten von A′, B′ und C′ an und zeige mit den Längen von AB und A′B′, dass k = 2 gilt und A′B′ parallel zu AB ist. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: A′ = 2 · A = (2|2), B′ = 2 · B = (8|2), C′ = 2 · C = (4|6). AB = 3 (waagerecht bei y = 1), A′B′ = 6 (waagerecht bei y = 2). A′B′ : AB = 6 : 3 = 2 = k. Beide Strecken sind waagerecht, also ist A′B′ parallel zu AB.
Von Z = (0|0) aus werden alle Koordinaten mit k = 2 multipliziert. So entstehen A′(2|2), B′(8|2), C′(4|6). A′B′ ist doppelt so lang wie AB und liegt wie AB waagerecht.