Flächen deuten

Interpreting areas

Mathematik Klasse 7 16 Aufgaben
AlgebraBinomische FormelnFlächeninhalt

Terme werden in Sachzusammenhängen gedeutet: Werden beide Seiten eines Rechtecks verdoppelt, wird die Fläche viermal so groß ((2a)(2b) = 4ab); wächst die Seite eines Quadrats um 1, wächst die Fläche um 2a + 1; ein Quadrat, das eine Seite um d verlängert und die andere um d verkürzt, wird um d² kleiner ((a + d)(a − d) = a² − d²). Der Abschnitt räumt den Linearitätsschluss aus, die Fläche wachse wie die Seiten (De Bock, Van Dooren, Janssens und Verschaffel 2002). Er bereitet quadratische Modelle und das Argumentieren mit Termen in M8 und M9 vor.

Beide Seiten verdoppelt

Ein Rechteck hat die Seiten a und b. Werden beide Seiten verdoppelt, ist die Fläche 2a · 2b = 4ab, also viermal so groß und nicht doppelt so groß. Bei k-facher Länge wächst die Fläche mit k². Auch (2a)² = 4a² und nicht 2a². Wer nur die Seiten vergleicht, unterschätzt die Fläche. Ein Beispiel: Aus 2 · 3 = 6 wird beim Verdoppeln beider Seiten 4 · 6 = 24, also das Vierfache. Bei dreifachen Seiten passen 3 · 3 = 9 Rechtecke a · b hinein, nicht 3.

Verändere k. Wie viele Rechtecke a · b passen in das große Rechteck?

Eine Seite länger, eine kürzer

Ein Quadrat mit der Seite a wird in beide Richtungen um 1 länger, seine Seite ist dann a + 1. Es kommen zwei Streifen der Fläche a und eine Ecke der Fläche 1 dazu: (a + 1)² − a² = 2a + 1. Bei a = 6 wächst die Fläche um 13, nicht nur um 1. Die Fläche wächst also stärker als die Seite. Zur Probe: 7² − 6² = 49 − 36 = 13.

Verändere a. Um wie viel wächst die Fläche?

Ein Quadrat mit der Seite 10 m wird ein Rechteck: eine Seite 2 m länger, die andere 2 m kürzer. Die Fläche ist 12 · 8 = 96 m², vorher waren es 100 m². Allgemein gilt (a + d)(a − d) = a² − d²: Das Rechteck ist immer um d² kleiner als das Quadrat, nie gleich groß. Für d = 2 ist der Unterschied 4 m².

Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Ein Rechteck ist 4 cm mal 6 cm groß (Fläche 24 cm²). Beide Seiten werden verdoppelt. Wie groß ist die neue Fläche in cm²?

  • ● 96
  • ○ 48
  • ○ 20
Die neuen Seiten sind 8 cm und 12 cm: 8 · 12 = 96 cm², also viermal so viel. 48 rechnet, als würde die Fläche nur verdoppelt, 20 ist der Umfang des alten Rechtecks.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Ein Quadrat mit der Seite 2a hat die Fläche 2a².

✓ Falsch
Falsch: (2a)² = 2a · 2a = 4a². Auch die 2 wird quadriert.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Das große Rechteck entsteht aus dem kleinen, indem beide Seiten verdoppelt werden. Wie viele kleine Rechtecke passen in das große?

  • ● 4
  • ○ 2
  • ○ 8
Doppelt so breit und doppelt so hoch: 2 · 2 = 4 kleine Rechtecke. 2 zählt nur eine Richtung, 8 rechnet 2 · 2 · 2.
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

Ein Quadrat mit der Seite 6 cm wird 1 cm länger (Seite 7 cm). Um wie viel wächst die Fläche?

  • ● 13 cm²
  • ○ 12 cm²
  • ○ 1 cm²
7² − 6² = 49 − 36 = 13 cm² (= 2 · 6 + 1). 12 cm² vergisst die Ecke 1 · 1, 1 cm² schließt aus der Seite auf die Fläche.
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Die Seite eines Quadrats wächst von a auf a + 1. Welcher Term gibt den Flächenzuwachs an?

  • ● 2a + 1
  • ○ a + 1
  • ○ 2a
(a + 1)² − a² = a² + 2a + 1 − a² = 2a + 1: zwei Streifen a und die Ecke 1. a + 1 ist der Zuwachs der Seite, 2a vergisst die Ecke.
Wahr / Falsch #6 15s ▶ Testen

Ein Quadrat mit der Seite 10 m wird auf die Seite 11 m vergrößert. Die Fläche wächst um 21 m².

✓ Wahr
Richtig: 11² − 10² = 121 − 100 = 21 m² (= 2 · 10 + 1).
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

Ein Quadrat mit der Seite 10 m wird zum Rechteck: eine Seite 2 m länger, die andere 2 m kürzer. Wie groß ist die Fläche danach?

  • ● 96 m²
  • ○ 100 m²
  • ○ 104 m²
Das Rechteck ist 12 m mal 8 m groß: 96 m². Es ist um 2² = 4 m² kleiner als das Quadrat (100 m²). „Gleich groß“ und „größer“ sind falsch.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Ein Quadrat wird zu einem Rechteck: eine Seite 3 cm länger, die andere 3 cm kürzer. Die Fläche bleibt gleich.

✓ Falsch
Falsch: (a + 3)(a − 3) = a² − 9. Das Rechteck ist immer um 9 cm² kleiner als das Quadrat.
Multiple Choice #9 20s ▶ Testen

Ein Quadrat hat die Seite 20 m. Eine Seite wird um 5 m länger, die andere um 5 m kürzer. Um wie viel ist die Rechteckfläche kleiner als die Quadratfläche?

  • ● 25 m²
  • ○ 10 m²
  • ○ 5 m²
25 · 15 = 375 m², das Quadrat hatte 400 m²: der Unterschied ist 25 m² = 5². 10 m² und 5 m² verwechseln d² mit 2d und d.
Mittel
Zahleneingabe #1 20s ▶ Testen

Es gilt (3a)² = k · a². Wie groß ist k?

✓ Antwort: 9
(3a)² = 3a · 3a = 9a², also k = 9.
Zahleneingabe #2 25s ▶ Testen

Ein Quadrat hat die Seite 9. Um wie viel wächst die Fläche, wenn die Seite auf 10 wächst?

✓ Antwort: 19
10² − 9² = 100 − 81 = 19 (= 2 · 9 + 1).
Lückentext #3 20s ▶ Testen

Ergänze: (a + 4)(a − 4) = a² − ___

✓ Antwort: 16
4² = 16: das Rechteck ist um 16 kleiner als das Quadrat a².
Schwer
Zahleneingabe #1 20s ▶ Testen

Ein Rechteck hat die Fläche 15 m². Beide Seiten werden verdoppelt. Wie groß ist die neue Fläche in m²?

✓ Antwort: 60
Die Fläche wächst mit 2 · 2 = 4: 15 · 4 = 60 m².
Zahleneingabe #2 35s ▶ Testen

Ein quadratisches Beet hat die Seite 8 m. Rundherum wird ein 1 m breiter Weg angelegt. Wie groß ist die Fläche des Weges in m²?

✓ Antwort: 36
Beet und Weg zusammen sind 10 m · 10 m = 100 m², das Beet 64 m²: der Weg hat 36 m². Mit dem Term: (a + 2)² − a² = 4a + 4 = 36.
Zahleneingabe #3 25s ▶ Testen

Ein Quadrat mit der Seite 25 m wird zum Rechteck: eine Seite 5 m länger, die andere 5 m kürzer. Wie groß ist die Rechteckfläche in m²?

✓ Antwort: 600
30 · 20 = 600 m². Mit der Formel: 25² − 5² = 625 − 25 = 600.
KI-bewertete Rechnung #4 240s ▶ Testen

Ein quadratischer Platz hat die Seite a. Er wird zu einem Rechteck umgebaut: Die Länge wird um 5 m größer, die Breite um 5 m kleiner. Stelle einen Term für die Fläche des Rechtecks auf, forme mit der dritten binomischen Formel um und vergleiche mit der Fläche a² für a = 30. Ist das Rechteck größer oder kleiner? Begründe. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Fläche des Rechtecks: (a + 5)(a − 5) = a² − 25 (dritte Formel). Für a = 30: 35 · 25 = 875 m² und 30² − 25 = 875 m². Das Quadrat hatte 900 m². Das Rechteck ist um 5² = 25 m² kleiner, für jedes a.
Rechteck: (a + 5)(a − 5) = a² − 25. Für a = 30: 875 m² statt 900 m², also um 25 m² kleiner.