Achsensymmetrie und Spiegelung

Symmetry and Reflection

Mathematik Klasse 4 16 Aufgaben
GeometrieSymmetrie

Eine Figur ist achsensymmetrisch, wenn eine Spiegelachse sie in zwei deckungsgleiche Hälften teilt — ein Quadrat hat vier solche Achsen, ein Kreis unendlich viele, ein allgemeines Dreieck keine. Bei der Spiegelung an einer Geraden bleibt die Figur gleich groß; jeder Bildpunkt hat denselben Abstand zur Achse wie sein Urbild, und die Verbindungsstrecke steht senkrecht auf der Achse. Der Drehsinn kehrt sich dabei um: Aus dem Uhrzeigersinn wird der Gegenuhrzeigersinn. Nachprüfen lässt sich das durch Falten, am Spiegel und im Koordinatensystem.

Können & Üben

Spiegel-Werkstatt — Achsensymmetrie, Spiegelung und Verschiebung

workshop

45 min

klassenraum, lernzeit-mathe, gruppentisch

Eine Werkstatt zu den Deckabbildungen — Achsensymmetrie, Spiegelung und Verschiebung — in vier Stationen mit Stationskarten und Laufzettel. Material zum Handeln: kleine Spiegel, Faltpapier und Schere, Karopapier, das Geobrett und eine Schablone zum Nachziehen. Die Kinder rotieren in Paaren. Station 1 — FALTSCHNITT UND SPIEGELACHSE (Kl. 2): Papier falten, eine halbe Form an der Faltlinie ausschneiden, aufklappen — Herz, Schmetterling, Schneeflocke. Entdecken: beim Falten deckt sich die eine Hälfte genau auf die andere, die Faltlinie ist die Symmetrieachse. Dann Figuren am Spiegel prüfen: „Ist sie achsensymmetrisch?" Herausfinden, dass manche Figuren mehrere Achsen haben — das Quadrat vier, das Rechteck zwei, der Kreis unendlich viele, das Parallelogramm keine. Station 2 — HALBBILD ERGÄNZEN AUF KAROPAPIER (Kl. 2/4): Zu einem vorgegebenen Halbbild die zweite Hälfte an der Achse ergänzen — Kästchen für Kästchen gezählt, damit jeder Bildpunkt denselben Abstand zur Achse hat wie sein Urbild. Der Spiegel an der Achse ist die Selbstkontrolle: stimmt die Ergänzung, ergibt Spiegelbild + Original genau die ganze Figur. Station 3 — SPIEGELN GENAU GEPRÜFT (Kl. 4): Einen Punkt A an einer Achse spiegeln und die Eigenschaften nachmessen — der Bildpunkt A' hat denselben Abstand zur Achse wie A, und die Verbindungsstrecke A–A' steht senkrecht auf der Achse (mit dem Geodreieck geprüft). Beim Spiegeln bleibt die Figur gleich groß, aber der Drehsinn kehrt sich um (aus rechts wird links). Am Geobrett lässt sich eine Figur und ihr Spiegelbild nebeneinander spannen. Station 4 — VERSCHIEBEN UND BANDMUSTER (Kl. 4): Eine Grundfigur mit der Schablone nachziehen und um eine feste Zahl Kästchen in eine Richtung verschieben — beschrieben durch einen Verschiebungspfeil (Richtung und Länge). Form, Seitenlängen und Winkel bleiben gleich, nur die Lage ändert sich. Immer wieder um denselben Pfeil verschoben entsteht ein Bandmuster (Fries). Der Unterschied zum Spiegeln wird sichtbar: beim Verschieben bleibt die Blickrichtung der Figur gleich, sie wird nicht umgeklappt. Der häufigste Fehler, auf den die Begleitperson achtet: die zweite Hälfte durch Verschieben statt durch Spiegeln ergänzen — dann ist rechts und links nicht vertauscht (der klassische Symmetriefehler). Weitere: Kästchen falsch zählen, sodass die Abstände zur Achse ungleich werden; eine schräge Achse „nicht gelten lassen"; beim Bandmuster den Pfeil (die Verschiebungslänge) nicht gleich halten. Die Begleitperson fragt zurück: „Ist rechts und links wirklich vertauscht — oder hast du nur weitergeschoben? Steht die Verbindung senkrecht auf der Achse?" Eine Beobachtung pro Kind in den Laufzettel. Off-screen, als handelnder Ausgleich zur Bildschirmarbeit.

maths-manipulatives-lead

3–12

Leicht
Zahleneingabe #1 12s ▶ Testen

Wie viele Symmetrieachsen hat ein Quadrat?

✓ Antwort: 4
Ein Quadrat hat 4 Symmetrieachsen: 2 durch die Seitenmitten und 2 durch die Ecken (die Diagonalen).
Wahr / Falsch #2 12s ▶ Testen

Ein Rechteck (das kein Quadrat ist) hat genau 2 Symmetrieachsen.

✓ Wahr
Richtig! Ein Rechteck hat 2 Symmetrieachsen: eine waagerechte und eine senkrechte durch die Seitenmitten. Die Diagonalen sind hier keine Achsen.
Multiple Choice #3 12s ▶ Testen

Welche Form hat die meisten Symmetrieachsen?

  • ● Kreis
  • ○ Dreieck
  • ○ Quadrat
  • ○ Rechteck
Ein Kreis hat unendlich viele Symmetrieachsen — jeder Durchmesser ist eine.
Multiple Choice #4 12s ▶ Testen

Welcher Buchstabe ist NICHT achsensymmetrisch?

  • ● F
  • ○ M
  • ○ A
  • ○ T
F hat keine Symmetrieachse. M, A und T haben jeweils eine senkrechte Symmetrieachse.
Wahr / Falsch #5 10s ▶ Testen

Bei einer Spiegelung an einer Achse ändert sich die Größe der Figur.

✓ Falsch
Falsch! Bei einer Spiegelung bleibt die Figur gleich groß. Nur Lage und Drehsinn ändern sich.
Zahleneingabe #6 12s ▶ Testen

Wie viele Symmetrieachsen hat ein gleichseitiges Dreieck?

✓ Antwort: 3
Ein gleichseitiges Dreieck hat 3 Symmetrieachsen: je eine von einer Ecke zur Mitte der gegenüberliegenden Seite.
Mittel
Zahleneingabe #1 12s ▶ Testen

Ein Punkt liegt 3 cm von der Spiegelachse entfernt. Wie weit ist sein Spiegelbild von der Achse entfernt (in cm)?

✓ Antwort: 3
Das Spiegelbild hat immer denselben Abstand zur Achse wie der Originalpunkt: 3 cm.
Zahleneingabe #2 15s ▶ Testen

Wie viele Symmetrieachsen hat ein regelmäßiges Sechseck?

✓ Antwort: 6
Ein regelmäßiges Sechseck hat 6 Symmetrieachsen: 3 durch gegenüberliegende Ecken und 3 durch gegenüberliegende Seitenmitten.
Wahr / Falsch #3 15s ▶ Testen

Spiegelt man eine Figur an einer Achse und dann nochmal an derselben Achse, erhält man wieder das Original.

✓ Wahr
Richtig! Zweimal an derselben Achse spiegeln führt zurück zur Originalfigur.
Multiple Choice #4 18s ▶ Testen

Welche Zahl sieht im Spiegel (senkrechte Achse rechts daneben) wieder wie eine sinnvolle Zahl aus, weil ihre Ziffern selbst symmetrisch sind?

  • ● 88
  • ○ 18
  • ○ 96
  • ○ 14
Die Ziffer 8 ist selbst spiegelsymmetrisch. 88 bleibt darum erkennbar, während 1, 9, 4 oder 6 verzerrt erscheinen.
Wahr / Falsch #5 15s ▶ Testen

Die Verbindungslinie zwischen einem Punkt und seinem Spiegelpunkt steht immer senkrecht auf der Spiegelachse.

✓ Wahr
Richtig! Die Verbindungsstrecke zwischen Original- und Spiegelpunkt steht stets im 90°-Winkel auf der Achse, und die Achse halbiert sie.
Sortieren #6 30s ▶ Testen

Ordne nach Anzahl der Symmetrieachsen von wenig nach viel: Parallelogramm (schief), gleichseitiges Dreieck, Quadrat, regelmäßiges Sechseck

✓ Antwort: Parallelogramm (schief),gleichseitiges Dreieck,Quadrat,regelmäßiges Sechseck
Schiefes Parallelogramm 0, gleichseitiges Dreieck 3, Quadrat 4, regelmäßiges Sechseck 6 Achsen.
Schwer
Multiple Choice #1 15s ▶ Testen

Mia sagt: „Ein gleichschenkliges Trapez kann nicht achsensymmetrisch sein." Wie viele Symmetrieachsen hat das gezeigte gleichschenklige Trapez wirklich?

  • ● 1
  • ○ 0
  • ○ 2
Ein gleichschenkliges Trapez ist achsensymmetrisch — genau eine Achse verläuft durch die Mitten der beiden parallelen Seiten. Zwei Achsen hätte erst ein Rechteck.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Auf dem Dreieck ist ein Pfeil gegen den Uhrzeigersinn eingezeichnet. Das Dreieck wird an der Achse gespiegelt. Läuft der Pfeil im Spiegelbild im Uhrzeigersinn?

✓ Wahr
Ja — bei einer Spiegelung kehrt sich der Drehsinn um: aus Gegenuhrzeigersinn wird Uhrzeigersinn. Darum sind Spiegelbilder „seitenverkehrt".
Lückentext #3 20s ▶ Testen

Punkt A liegt bei (2; 3). Er wird an der y-Achse gespiegelt. Wo liegt der Spiegelpunkt A'? Bei (___; 3)

✓ Antwort: -2
Bei Spiegelung an der y-Achse ändert nur die x-Koordinate ihr Vorzeichen: (2; 3) → (−2; 3).
Zahleneingabe #4 20s ▶ Testen

Sachaufgabe: Tom faltet ein Papierherz, schneidet die Hälfte aus und klappt es auf. Wie viele Symmetrieachsen hat ein gefaltet ausgeschnittenes Herz mindestens?

✓ Antwort: 1
Durch das Falten entsteht genau die Faltlinie als Symmetrieachse — das Herz hat (mindestens) 1 Symmetrieachse entlang der Falte.