Gleicher Umfang, verschiedener Flächeninhalt

Same Perimeter, Different Area

Mathematik Klasse 5 6 Aufgaben
GeometrieFlächeninhaltUmfangFehlvorstellung

„Gleicher Umfang bedeutet gleicher Flächeninhalt" ist falsch. Hält man den Umfang fest und formt dasselbe Rechteck um, so wird der Flächeninhalt kleiner, je schmaler es wird; das quadratischste Rechteck hat bei gegebenem Umfang die größte Fläche. Bei Umfang 24 cm reicht die Fläche von 11 cm² (1·11) bis 36 cm² (6·6) — gleicher Rand, ganz verschiedener Inhalt.

Können & Üben

Seil und Kästchen — Vorhersagen, Legen, Erklären

workshop

45 min · weekly

klassenraum, lernzeit-mathe

Ein Predict–Observe–Explain zum Anfassen. Jedes Kind bekommt ein 24 cm langes Wollfaden-Stück (zu einer Schlaufe geknotet), Karopapier und 24 gleiche Plättchen (oder Cent-Stücke) als Einheitsquadrate. 1) VORHERSAGEN — Runde eins zum Umfang: Die Kinder legen die Schlaufe als langes schmales Rechteck aufs Karopapier. Frage in die Runde „Wenn ich die Schlaufe zu einem fast quadratischen Rechteck umforme — bleibt der Faden gleich lang? Und passt dann mehr, weniger oder gleich viel Fläche hinein?" Jedes Kind kreuzt auf einem Zettel an: mehr / weniger / gleich. (Die meisten tippen auf „gleich".) 2) LEGEN & BEOBACHTEN: Die Schlaufe mehrmals umformen — 1·11, 3·9, 6·6 — und jedes Mal das Innere mit Plättchen auslegen und die Quadrate zählen. Der Faden (Umfang) bleibt immer gleich lang; die Kästchenzahl (Fläche) wächst von 11 auf 36. Danach die Umkehrung mit genau 12 Plättchen: dieselbe Fläche als 1·12, 2·6, 3·4 legen und den Faden außen herum drumlegen — der Faden wird jedes Mal anders lang. 3) ERKLÄREN: Im Kreis vergleicht jedes Kind seine Vorhersage mit dem Ergebnis. Leitfrage „Wieso kann der Umfang gleich bleiben, während die Fläche sich ändert?" Hinführen auf: Umfang misst die Randlinie, Fläche misst das Innere — zwei verschiedene Maße, das eine sagt nichts über das andere. Zum Abschluss am Bildschirm den Reshaper öffnen und beide Modi gegenüberstellen: fester Umfang, wachsende Fläche — feste Fläche, wechselnder Umfang.

guide

3–12

Zurück zum Seil vom Anfang. Das Seil ist immer gleich lang, also ist der Umfang festgelegt — nehmen wir 24 cm. Deine Vorhersage war vielleicht: „Dann ist auch die Fläche immer gleich." Prüfen wir das nach.

Zieh unten am Eckpunkt und forme das Rechteck um. Der Umfang bleibt dabei die ganze Zeit bei 24 cm — du siehst es an der gelben Randlinie und am Wert. Achte auf die cyanfarbenen Flächenquadrate:

Beim ganz schmalen Rechteck 1 · 11 passen nur 11 Quadrate hinein. Machst du es quadratischer, wächst die Fläche: 2 · 10 = 20, 3 · 9 = 27, 4 · 8 = 32, 5 · 7 = 35 — und beim quadratischsten Rechteck 6 · 6 sind es 36 Quadrate. Der Umfang war immer 24 cm. Der Flächeninhalt hat sich von 11 cm² auf 36 cm² mehr als verdreifacht.

Damit ist die Vermutung „gleicher Umfang ⇒ gleicher Flächeninhalt" widerlegt. Merke dir zwei Dinge: Bei festem Umfang hat das quadratischste Rechteck die größte Fläche, das schmalste die kleinste. Und: Der Umfang allein verrät dir nie den Flächeninhalt.

Leicht
Zahleneingabe #1 15s ▶ Testen

Ein Rechteck hat Länge 2 cm und Breite 4 cm. Wie groß ist sein Umfang (in cm)?

✓ Antwort: 12
U = 2 · (2 + 4) = 2 · 6 = 12, also 12 cm.
Zahleneingabe #2 15s ▶ Testen

Ein anderes Rechteck hat Länge 3 cm und Breite 3 cm. Berechne seinen Umfang (in cm).

✓ Antwort: 12
U = 2 · (3 + 3) = 12, also 12 cm — genau derselbe Umfang wie beim 2·4-Rechteck, obwohl die Form anders ist.
Mittel
Wahr / Falsch #1 25s ▶ Testen

Rechteck A (1 cm · 7 cm) und Rechteck B (3 cm · 5 cm) haben beide den Umfang 16 cm. Mia sagt: "Dann ist auch der Flächeninhalt gleich." Hat Mia recht?

✓ Falsch
Nein. A hat 1 · 7 = 7 cm², B hat 3 · 5 = 15 cm². Gleicher Umfang heißt nicht gleicher Flächeninhalt — die Form entscheidet mit.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Die beiden Rechtecke von eben haben denselben Umfang (12 cm). Das eine ist 2 cm · 4 cm, das andere 3 cm · 3 cm. Um wie viele cm² ist der Flächeninhalt des quadratischen Rechtecks größer?

✓ Antwort: 1
A(2·4) = 8 cm², A(3·3) = 9 cm². Die Differenz ist 9 − 8 = 1 cm². Das quadratischste Rechteck hat bei festem Umfang den größten Flächeninhalt.
Multiple Choice #3 30s ▶ Testen

Lena hat ein 8 cm langes Gummiband zu einem Rechteck geformt (Umfang 8 cm). Sie zieht es schmaler. Was passiert mit dem Flächeninhalt?

  • ○ Er bleibt gleich, weil der Umfang gleich bleibt.
  • ● Er wird kleiner.
  • ○ Er wird größer.
Der Umfang bleibt beim Ziehen zwar gleich, aber die Fläche nicht — je schmaler das Rechteck, desto kleiner der Flächeninhalt. Das quadratischste hätte die größte Fläche.
Schwer
Multiple Choice #1 30s ▶ Testen

Vier Rechtecke haben alle den Umfang 20 cm. Welches hat den größten Flächeninhalt?

  • ○ 1 cm · 9 cm
  • ○ 2 cm · 8 cm
  • ○ 4 cm · 6 cm
  • ● 5 cm · 5 cm
Bei festem Umfang ist das quadratischste Rechteck am flächenreichsten. Die Flächen sind 9, 16, 24 und 25 cm² — das Quadrat 5·5 gewinnt mit 25 cm².