Wenn — dann und Umkehrung

If — then and the converse

Mathematik Klasse 7 18 Aufgaben
GeometrieBeweisUmkehraussageGegenbeispiel

Viele Sätze haben die Form „Wenn Voraussetzung, dann Behauptung“. Die Station trennt beides sauber, bildet den Kehrsatz durch Vertauschen (nicht durch Verneinen) und zeigt an Quadrat und Raute sowie an kongruenten Rechtecken, dass die Umkehrung einer wahren Aussage falsch sein kann und ein Gegenbeispiel genügt; beim Basiswinkelsatz gilt sie dagegen und muss eigens begründet werden. Sie räumt aus, aus vielen passenden Beispielen folge die Wahrheit. Bereitet die Umkehrung des Thalessatzes, die Umkehrung des Satzes von Pythagoras und das Beweisen vor.

Wenn — dann

Viele Sätze haben die Form Wenn …, dann …. Der Teil nach „wenn“ ist die Voraussetzung, der Teil nach „dann“ die Behauptung. Der Basiswinkelsatz: Wenn ein Dreieck gleichschenklig ist (CA = CB), dann sind die Basiswinkel gleich (α = β). Der Kehrsatz oder die Umkehrung vertauscht beide Teile: Wenn die Basiswinkel gleich sind, dann ist das Dreieck gleichschenklig. Das ist etwas anderes als die Verneinung „wenn nicht …, dann nicht …“. Satz und Kehrsatz sind zwei verschiedene Aussagen; jede muss für sich geprüft werden.

Verschiebe die Spitze C. Bei welchem x gilt die Voraussetzung, und was zeigen dann die Winkelchips?

Die Umkehrung kann falsch sein

Ein wahrer Satz hat nicht automatisch eine wahre Umkehrung. Wenn es regnet, ist die Straße nass stimmt; wenn die Straße nass ist, regnet es nicht (vielleicht kam die Straßenreinigung). Auch in der Geometrie: Wenn ein Viereck ein Quadrat ist, hat es vier gleich lange Seiten. Wahr. Die Umkehrung — vier gleich lange Seiten, also Quadrat — ist falsch: Eine Raute mit hat vier gleiche Seiten und ist kein Quadrat. Ein solches Gegenbeispiel genügt, um eine Aussage zu widerlegen. Viele passende Beispiele beweisen sie dagegen nicht.

Stelle φ auf 90°. Wann ist die Raute ein Quadrat, und was zeigen die Seitenchips immer?

Wenn die Umkehrung gilt

Manchmal gilt die Umkehrung doch. Beim Basiswinkelsatz stimmt sie: Wenn zwei Winkel eines Dreiecks gleich groß sind, dann sind die gegenüberliegenden Seiten gleich lang. Im Bild ist fest; nur bei sind auch a und b gleich lang. Aber das muss man beweisen, etwa mit Kongruenz; es folgt nicht schon aus dem Satz. Bei jeder Umkehrung gilt also: Prüfe, ob sie wahr ist, und begründe es — oder finde ein Gegenbeispiel.

Verändere β. Welche Seite ist länger, wenn β größer als α ist?
Leicht
Multiple Choice #1 25s ▶ Testen

Satz: Wenn in einem Dreieck ein Winkel 90° beträgt, dann sind die beiden anderen Winkel zusammen 90°. Was ist die Voraussetzung?

  • ● Ein Winkel des Dreiecks beträgt 90°
  • ○ Die beiden anderen Winkel sind zusammen 90°
  • ○ Die Winkelsumme im Dreieck beträgt 180°
Die Voraussetzung steht nach „wenn“: Ein Winkel beträgt 90°. Nach „dann“ steht die Behauptung: Die beiden anderen Winkel sind zusammen 90°. Die Winkelsumme 180° kommt im Satz nicht vor, sie wird zum Beweis benutzt.
Wahr / Falsch #2 20s ▶ Testen

Im Satz „Wenn zwei Dreiecke kongruent sind, dann haben sie denselben Umfang“ ist „kongruent“ die Behauptung.

✓ Falsch
Die Behauptung steht nach „dann“: Die Dreiecke haben denselben Umfang. „Kongruent“ steht nach „wenn“ und ist die Voraussetzung.
Multiple Choice #3 30s ▶ Testen

Satz: Wenn ein Dreieck gleichseitig ist, dann sind alle Winkel 60°. Wie lautet der Kehrsatz?

  • ● Wenn alle Winkel eines Dreiecks 60° sind, dann ist es gleichseitig.
  • ○ Wenn ein Dreieck nicht gleichseitig ist, dann sind nicht alle Winkel 60°.
  • ○ Wenn ein Dreieck gleichseitig ist, dann haben alle Seiten dieselbe Länge.
Der Kehrsatz vertauscht Voraussetzung und Behauptung: Die Winkel sind 60° (Voraussetzung), das Dreieck ist gleichseitig (Behauptung). Die Verneinung „wenn nicht …, dann nicht …“ ist etwas anderes; der dritte Satz wiederholt nur die Voraussetzung mit anderen Worten.
Wahr / Falsch #4 25s ▶ Testen

Der Kehrsatz von „Wenn ein Tier ein Hund ist, dann hat es vier Beine“ lautet: „Wenn ein Tier kein Hund ist, dann hat es nicht vier Beine“.

✓ Falsch
Der Kehrsatz vertauscht Voraussetzung und Behauptung: „Wenn ein Tier vier Beine hat, dann ist es ein Hund“. Der Satz in der Frage ist die Verneinung („wenn nicht …, dann nicht …“) und damit etwas anderes.
Multiple Choice #5 35s ▶ Testen

Satz: Wenn zwei Rechtecke kongruent sind, dann haben sie denselben Flächeninhalt. Welches Rechteckpaar ist ein Gegenbeispiel zur Umkehrung?

  • ● 2 cm × 9 cm und 3 cm × 6 cm
  • ○ 2 cm × 9 cm und 9 cm × 2 cm
  • ○ 2 cm × 9 cm und 4 cm × 9 cm
Die Umkehrung lautet: Wenn zwei Rechtecke denselben Flächeninhalt haben, sind sie kongruent. 2 · 9 = 18 und 3 · 6 = 18: gleicher Flächeninhalt, aber nicht kongruent. Das ist ein Gegenbeispiel. Das zweite Paar ist kongruent, das dritte hat verschiedene Flächen.
Im Bild tippen #6 15s ▶ Testen

Das graue Rechteck ist 3 cm × 8 cm groß. Tippe auf das Rechteck, das mit dem grauen ein Gegenbeispiel zur Umkehrung bildet (gleicher Flächeninhalt, aber nicht kongruent).

✓ Antwort: R3
Rechteck 3 ist 6 cm × 4 cm groß: Flächeninhalt 24 cm², wie beim grauen Rechteck (3 · 8 = 24), aber die Seiten sind anders. Rechteck 1 ist kongruent (8 × 3, gedreht), Rechteck 2 hat einen anderen Flächeninhalt (1,5 · 4 = 6).
Wahr / Falsch #7 20s ▶ Testen

Alle Quadrate haben vier gleich lange Seiten. Also ist jedes Viereck mit vier gleich langen Seiten ein Quadrat.

✓ Falsch
Die Umkehrung gilt nicht: Das abgebildete Viereck hat vier gleich lange Seiten, ist aber schief, also kein Quadrat. Eine Raute genügt als Gegenbeispiel.
Multiple Choice #8 30s ▶ Testen

Im Dreieck ABC gilt α = β = 52°. Was folgt daraus?

  • ● BC = CA
  • ○ AB = BC
  • ○ AB = CA
Der Kehrsatz des Basiswinkelsatzes sagt: Gleiche Winkel liegen gleich langen Seiten gegenüber. α liegt der Seite BC gegenüber, β der Seite CA, also ist BC = CA. AB liegt dem Winkel γ gegenüber, der hier 76° beträgt.
Wahr / Falsch #9 20s ▶ Testen

In einem Dreieck sind zwei Winkel je 65° groß. Dann sind die beiden Seiten, die diesen Winkeln gegenüberliegen, gleich lang.

✓ Wahr
Das ist die Umkehrung des Basiswinkelsatzes, und sie ist wahr: Gleich große Winkel liegen gleich langen Seiten gegenüber, das Dreieck ist gleichschenklig.
Mittel
Lückentext #1 20s ▶ Testen

Der Teil eines Satzes nach „wenn“ heißt die ___.

✓ Antwort: Voraussetzung
Nach „wenn“ steht, was gegeben ist: die Voraussetzung. Nach „dann“ steht die Behauptung.
Lückentext #2 20s ▶ Testen

Der Kehrsatz eines Satzes heißt auch seine ___.

✓ Antwort: Umkehrung
Kehrsatz und Umkehrung sind zwei Namen für dasselbe: Voraussetzung und Behauptung vertauschen.
Zahleneingabe #3 15s ▶ Testen

Wie viele Gegenbeispiele braucht man mindestens, um eine Aussage zu widerlegen?

✓ Antwort: 1
Schon ein einziges Gegenbeispiel zeigt, dass die Aussage nicht immer stimmt. Viele passende Beispiele dagegen beweisen eine Aussage nicht.
Zahleneingabe #4 20s ▶ Testen

Im Dreieck ABC sind α = β = 65°. Wie groß ist γ (in °)?

✓ Antwort: 50
Die Winkelsumme ist 180°: γ = 180° − 65° − 65° = 50°.
Schwer
Zahleneingabe #1 25s ▶ Testen

Wie viele Angaben stehen in der Voraussetzung dieses Satzes: „Wenn ein Dreieck gleichseitig ist und die Seite 6 cm hat, dann beträgt sein Umfang 18 cm“?

✓ Antwort: 2
Zwei Angaben sind gegeben: Das Dreieck ist gleichseitig, und die Seite ist 6 cm lang. Die Behauptung ist der Umfang 18 cm (3 · 6 cm = 18 cm).
Wahr / Falsch #2 30s ▶ Testen

Der Kehrsatz zu „Wenn ein Viereck ein Rechteck ist, dann hat es vier rechte Winkel“ lautet „Wenn ein Viereck vier rechte Winkel hat, dann ist es ein Rechteck“. Dieser Kehrsatz ist wahr.

✓ Wahr
Das Rechteck ist ein Viereck mit vier rechten Winkeln. Ein Viereck mit vier rechten Winkeln ist deshalb immer ein Rechteck: Hier stimmen Satz und Kehrsatz.
Zahleneingabe #3 40s ▶ Testen

Aussage: „Wenn n durch 6 teilbar ist, dann ist n durch 3 teilbar.“ Ihre Umkehrung ist falsch. Nenne die kleinste positive Zahl n, die die Umkehrung widerlegt.

✓ Antwort: 3
Die Umkehrung lautet: Wenn n durch 3 teilbar ist, dann ist n durch 6 teilbar. Für n = 3 ist die Voraussetzung erfüllt (3 ist durch 3 teilbar), die Behauptung nicht (3 ist nicht durch 6 teilbar). Für n = 1 und n = 2 ist schon die Voraussetzung nicht erfüllt.
KI-bewertete Rechnung #4 300s ▶ Testen

Gegeben ist der Satz: „Wenn ein Dreieck gleichseitig ist, dann ist es gleichschenklig.“ Nenne Voraussetzung und Behauptung, bilde den Kehrsatz und untersuche, ob er wahr ist. Gib, falls er falsch ist, ein Gegenbeispiel mit Seitenlängen an und prüfe, dass es ein Dreieck gibt. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Voraussetzung: Das Dreieck ist gleichseitig. Behauptung: Das Dreieck ist gleichschenklig. Kehrsatz: Wenn ein Dreieck gleichschenklig ist, dann ist es gleichseitig. Der Kehrsatz ist falsch. Gegenbeispiel: ein Dreieck mit den Seiten 5 cm, 5 cm und 8 cm. Es ist gleichschenklig (zwei gleiche Seiten), aber nicht gleichseitig (8 cm ist nicht 5 cm). Es gibt dieses Dreieck, weil 5 + 5 = 10 > 8 gilt (Dreiecksungleichung).
Der Satz stimmt, sein Kehrsatz nicht: 5 cm, 5 cm, 8 cm ist gleichschenklig, aber nicht gleichseitig, und das Dreieck existiert (5 + 5 > 8).
Zahleneingabe #5 35s ▶ Testen

Im Dreieck ABC gilt α = β. Die Seite BC ist 7 cm lang, die Seite AB ist 5 cm lang. Wie groß ist der Umfang des Dreiecks (in cm)?

✓ Antwort: 19
α liegt der Seite BC gegenüber, β der Seite CA. Gleiche Winkel liegen gleich langen Seiten gegenüber (Umkehrung des Basiswinkelsatzes), also ist CA = BC = 7 cm. Umfang: 7 + 7 + 5 = 19 cm.