Flächen zerlegen und vergleichen

Decomposing and Comparing Areas

Mathematik Klasse 6 17 Aufgaben
GeometrieFlächeninhaltUmfang

Zusammengesetzte Flächen berechnet man, indem man sie in Rechtecke, Dreiecke, Parallelogramme oder Trapeze zerlegt und die Teile addiert, oder indem man sie zu einem Rechteck ergänzt und das Ergänzungsstück abzieht. Mit einer Hilfslinie parallel zur Grundseite sieht man, dass Dreiecke mit gleicher Grundseite und Höhe gleich groß sind. Räumt aus: Teile überlappen oder fehlen, das Ergänzungsstück wird addiert, und gleicher Umfang bedeute gleichen Flächeninhalt. Bereitet Flächen in Sachsituationen vor und später das geometrische Beweisen.

Zerlegen und Ergänzen

Viele Flächen sind aus einfachen Figuren zusammengesetzt. Beim Zerlegen teilt man sie in Rechtecke, Dreiecke oder Trapeze, berechnet jede Teilfläche und addiert. Beim Ergänzen macht man aus der Figur ein Rechteck und zieht das Ergänzungsstück wieder ab. Die Teile dürfen sich nicht überlappen, und es darf nichts fehlen. Wähle die Zerlegung so, dass alle Maße bekannt sind. Der Grundriss des Gewächshauses ist ein Rechteck (6 m × 3 m) mit einem Dreieck als Dach (Grundseite 6 m, Höhe 2 m): . Ergänzt man ihn zum Rechteck 6 m × 5 m, zieht man die beiden Ecken mit zusammen 6 m² ab: .

Wechsle zwischen Zerlegen und Ergänzen. Wie kommt jeweils der Flächeninhalt 24 m² zustande?

Hilfslinien

Auch Vergleiche gelingen mit Hilfslinien. Zwei Dreiecke mit derselben Grundseite und derselben Höhe haben denselben Flächeninhalt, denn hängt nur von und ab. Die dritte Ecke darf deshalb auf einer Parallelen zur Grundseite wandern, ohne dass sich der Flächeninhalt ändert. Diese Parallele zeichnet man als Hilfslinie ein. So verwandelt man ein schiefes Dreieck in ein bequemes, ohne dass sich seine Fläche ändert – und erkennt, dass drei ganz verschieden aussehende Dreiecke gleich groß sind.

Verschiebe C auf der Parallelen. Wie ändert sich der Flächeninhalt des Dreiecks ABC?

Vergleichen ohne Messen

Zum Vergleichen taugt der Umfang nicht: Gleicher Umfang bedeutet nicht gleicher Flächeninhalt. Ein Quadrat mit 4 cm Seitenlänge und ein Rechteck von 2 cm × 6 cm haben beide den Umfang 16 cm, aber die Flächeninhalte 16 cm² und 12 cm². Um zwei Flächen zu vergleichen, berechnet man ihre Flächeninhalte oder begründet mit Hilfslinien. Manchmal führt Ergänzen schneller zum Ziel als Zerlegen – probiere beide Wege und vergleiche die Ergebnisse. Das Auge täuscht dabei leicht: Die schmale, lange Figur wirkt größer, als sie ist.

Karogitter 8×8: Polygon 16 cm² [(1|1) (5|1) (5|5) (1|5)]; Polygon 12 cm² [(6|1) (8|1) (8|7) (6|7)] 16 cm² 12 cm² 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 = 1 cm²
Beide Figuren haben den Umfang 16 cm – aber verschieden große Flächeninhalte.
Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Die Figur wird durch die senkrechte Linie in ein Rechteck R und ein Trapez T zerlegt. Welche Rechnung liefert den Flächeninhalt der ganzen Figur (Kästchen 1 cm)?

  • ● 5 · 4 + (4 + 2) · 3 : 2
  • ○ 5 · 4 + 4 · 3 : 2
  • ○ 5 · 4 + (4 + 2) · 3
R ist 5 cm breit und 4 cm hoch: 5 · 4 = 20 cm². T hat die parallelen Seiten 4 cm und 2 cm und die Breite 3 cm als Höhe: (4 + 2) · 3 : 2 = 9 cm². Zusammen 29 cm². Bei den anderen Rechnungen fehlt eine Trapezseite oder das Halbieren.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Die L-Figur wird in die Rechtecke 1 (6 cm × 2 cm) und 2 (3 cm × 5 cm) zerlegt. Ihr Flächeninhalt ist 12 + 15 = 27 cm².

✓ Falsch
Die beiden Rechtecke überlappen sich im Stück 3 cm × 2 cm, das so doppelt gezählt wird. Richtig ist eine Zerlegung ohne Überlappung: 6 · 2 + 3 · 3 = 21 cm².
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Die Figur ist ein Rechteck 8 cm × 5 cm, von dem eine Ecke abgeschnitten ist (Ergänzungsstück E). Welche Rechnung liefert ihren Flächeninhalt?

  • ● 8 · 5 − 3 · 2 : 2
  • ○ 8 · 5 + 3 · 2 : 2
  • ○ 8 · 5 − 3 · 2
Man ergänzt zum Rechteck 8 cm × 5 cm (40 cm²) und zieht das Dreieck E wieder ab: 3 · 2 : 2 = 3 cm². Also 40 − 3 = 37 cm². Addieren oder das Halbieren des Dreiecks vergessen wäre falsch.
Wahr / Falsch #4 15s ▶ Testen

Man ergänzt die L-Figur mit dem Stück E zum Rechteck 6 cm × 5 cm. Der Flächeninhalt der L-Figur ist 30 − 9 = 21 cm².

✓ Wahr
Das Rechteck hat 6 · 5 = 30 cm², das Ergänzungsstück E ist 3 cm × 3 cm = 9 cm² groß und gehört nicht zur Figur. Also 30 − 9 = 21 cm².
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Die Punkte P, Q und R liegen auf einer Parallelen zu AB. Welche der Dreiecke ABQ und ABR haben denselben Flächeninhalt wie ABP?

  • ● beide
  • ○ nur ABQ
  • ○ keines von beiden
Alle drei Dreiecke haben die Grundseite AB und dieselbe Höhe, den Abstand der Parallelen zu AB. Also haben sie denselben Flächeninhalt – auch ABR, obwohl es ganz anders aussieht.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Das Dreieck ABC hat den Flächeninhalt 15 cm². Der Punkt C wandert auf einer Parallelen zu AB. Wie groß ist der Flächeninhalt des Dreiecks danach?

  • ● 15 cm²
  • ○ 30 cm²
  • ○ 7,5 cm²
Grundseite AB und Höhe (Abstand der Parallelen) ändern sich nicht. Weil A = g · h : 2 nur von beiden abhängt, bleibt der Flächeninhalt 15 cm².
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

Beide Rechtecke haben den Umfang 20 cm. Welches hat den größeren Flächeninhalt?

  • ● Rechteck B
  • ○ Rechteck A
  • ○ beide gleich groß
A: 7 · 3 = 21 cm². B: 5 · 5 = 25 cm². Beide haben zwar den Umfang 20 cm, aber B ist größer. Gleicher Umfang heißt nicht gleicher Flächeninhalt.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Zwei Rechtecke mit demselben Umfang haben immer denselben Flächeninhalt.

✓ Falsch
Ein Rechteck 9 cm × 1 cm und ein Quadrat 5 cm × 5 cm haben beide den Umfang 20 cm, aber 9 cm² und 25 cm². Der Umfang sagt nichts über den Flächeninhalt.
Mittel
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Eine Figur besteht aus einem Rechteck (6 cm × 4 cm) und einem daraufgesetzten Dreieck mit der Grundseite 6 cm und der Höhe 3 cm. Wie groß ist ihr Flächeninhalt (in cm²)?

✓ Antwort: 33
Rechteck: 6 · 4 = 24 cm². Dreieck: 6 · 3 : 2 = 9 cm². Zusammen 24 + 9 = 33 cm².
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Ein Grundstück ist ein Rechteck von 10 m × 8 m, aus dem an einer Ecke ein Rechteck von 4 m × 3 m herausgeschnitten ist. Wie groß ist seine Fläche (in m²)?

✓ Antwort: 68
Man ergänzt zum Rechteck 10 · 8 = 80 m² und zieht das herausgeschnittene Stück ab: 4 · 3 = 12 m². Also 80 − 12 = 68 m².
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Das Dreieck ABD hat die Grundseite AB = 8 cm, und D liegt 5 cm über der Geraden AB. Wie groß ist sein Flächeninhalt (in cm²)?

✓ Antwort: 20
A = g · h : 2 = 8 · 5 : 2 = 20 cm². Liegt D irgendwo auf der Parallelen zu AB im Abstand 5 cm, ist es immer 20 cm².
Zahleneingabe #4 30s ▶ Testen

Ein Quadrat hat den Umfang 20 cm. Wie groß ist sein Flächeninhalt (in cm²)?

✓ Antwort: 25
Die Seitenlänge ist 20 : 4 = 5 cm. Der Flächeninhalt ist 5 · 5 = 25 cm².
Schwer
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Die Kästchen haben die Seitenlänge 1 cm. Berechne den Flächeninhalt der Figur (in cm²).

✓ Antwort: 28
Zerlegt man in ein Rechteck (8 cm breit, 2 cm hoch) und das Dreieck darüber (Grundseite 8 cm, Höhe 3 cm), gilt A = 8 · 2 + 8 · 3 : 2 = 16 + 12 = 28 cm².
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Die Kästchen haben die Seitenlänge 1 cm. Berechne den Flächeninhalt der Figur (in cm²).

✓ Antwort: 24
Man ergänzt zum Rechteck 8 cm × 4 cm = 32 cm² und zieht das Dreieck der Kerbe ab (Grundseite 8 cm, Höhe 2 cm): 8 · 2 : 2 = 8 cm². Also 32 − 8 = 24 cm².
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Im Parallelogramm ABCD ist AB = 12 cm lang, die Höhe beträgt 5 cm. Der Punkt E liegt irgendwo auf der Seite CD. Wie groß ist das Dreieck ABE (in cm²)?

✓ Antwort: 30
E liegt auf der Parallelen CD zu AB im Abstand 5 cm. Das Dreieck ABE hat also die Grundseite 12 cm und die Höhe 5 cm: A = 12 · 5 : 2 = 30 cm² – die Hälfte des Parallelogramms (60 cm²), egal wo E liegt.
KI-bewertete Rechnung #4 240s ▶ Testen

Im Parallelogramm ABCD ist AB = 10 cm und die Höhe 4 cm. Mia wählt auf der Seite CD den Punkt E, Tom einen anderen Punkt F auf CD. Zeichne eine Skizze mit Hilfslinien und begründe, dass die Dreiecke ABE und ABF denselben Flächeninhalt haben. Berechne diesen Flächeninhalt. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Skizze mit der Grundseite AB und der Seite CD, die parallel zu AB im Abstand 4 cm liegt (Hilfslinie); E und F liegen auf dieser Parallelen, beide Dreiecke haben die Grundseite AB = 10 cm und die Höhe 4 cm. Also A = 10 · 4 : 2 = 20 cm² für beide – die Hälfte des Parallelogramms (40 cm²).
E und F liegen auf CD, der Parallelen zu AB im Abstand 4 cm. Beide Dreiecke haben g = 10 cm und h = 4 cm, also A = 10 · 4 : 2 = 20 cm² – gleich groß.
Zahleneingabe #5 30s ▶ Testen

Ein Zaun von 24 m Länge umschließt entweder ein Rechteckbeet von 8 m × 4 m oder ein quadratisches Beet von 6 m × 6 m. Um wie viele m² ist das quadratische Beet größer?

✓ Antwort: 4
Beide haben den Umfang 24 m. Rechteck: 8 · 4 = 32 m². Quadrat: 6 · 6 = 36 m². Der Unterschied beträgt 36 − 32 = 4 m².