Der Flächensatz

The Area Theorem

Mathematik Klasse 9 16 Aufgaben
GeometrieSatz des PythagorasRechtwinkliges Dreieck

Die Seite gegenüber dem rechten Winkel heißt Hypotenuse, die beiden anliegenden Seiten heißen Katheten – in jeder Lage des Dreiecks. Über den drei Seiten liegen Quadrate, und der Satz des Pythagoras sagt: Die beiden Kathetenquadrate haben zusammen genau die Fläche des Hypotenusenquadrats. Räumt zwei Fehlbilder aus: die Hypotenuse sei die untere oder schräge Seite, und der Satz addiere Längen (a + b = c). Bereitet den Beweis durch Zerlegen und alle Berechnungen vor.

Hypotenuse und Katheten

In einem rechtwinkligen Dreieck haben die Seiten feste Namen. Die Seite, die dem rechten Winkel gegenüberliegt, ist die Hypotenuse (Seite c); sie ist immer die längste Seite. Die beiden Seiten, die am rechten Winkel anliegen, heißen Katheten (a und b). Die Buchstaben folgen der üblichen Beschriftung: Jede Seite heißt wie die Ecke gegenüber, nur klein. Liegt der rechte Winkel bei C, heißt er γ = 90°, und die Seite c gegenüber ist die Hypotenuse.

Die Namen hängen an der Lage zum rechten Winkel, nicht an der Lage auf dem Blatt: Die Hypotenuse muss weder unten noch schräg stehen. Drehe das Dreieck und suche sie jedes Mal neu. Tipp: Markiere zuerst den rechten Winkel; die Seite gegenüber ist dann die Hypotenuse.

Drehe das Dreieck mit dem Regler. Welche Seite liegt dem rechten Winkel gegenüber – in jeder Lage?

Der Flächensatz

Über jeder Seite lässt sich ein Quadrat zeichnen. Seine Fläche ist das Quadrat der Seitenlänge: Über einer Seite von 3 cm liegt ein Quadrat von 9 cm². Umgekehrt ist die Seite die Wurzel der Fläche: Zum Quadrat mit 9 cm² gehört die Seite cm.

Im Bild unten hat das Dreieck die Katheten 3 cm und 4 cm und die Hypotenuse 5 cm. Die Quadrate über den Katheten haben 9 cm² und 16 cm², zusammen 25 cm² – so viel wie das Quadrat über der Hypotenuse, 5 · 5 = 25. Der Satz des Pythagoras sagt, dass diese Flächenrechnung in jedem rechtwinkligen Dreieck aufgeht:

Die beiden Kathetenquadrate ergeben zusammen genau das Hypotenusenquadrat. Es geht um Flächen, nicht um Längen – 3 + 4 ist nicht 5. Der Satz gilt nur im rechtwinkligen Dreieck. Er trägt den Namen des griechischen Gelehrten Pythagoras (6. Jahrhundert v. Chr.); die Beziehung selbst kannten schon die Babylonier, Jahrhunderte früher.

Verändere die Kathete a. Vergleiche a² + b² mit der Fläche des grünen Quadrats: Bei welchem a ist auch c eine ganze Zahl?

Bei a = 3 geht alles glatt auf: 25 ist eine Quadratzahl, c = 5. Stelle a = 2 ein. Jetzt hat das grüne Quadrat 4 + 16 = 20 cm², und 20 ist keine Quadratzahl. Der Chip zeigt c ≈ 4,47 – aber welche Seite gehört zu 20 cm², wenn kein Bild sie misst? Das rechnet der Satz noch nicht aus; er liefert erst die Fläche.

Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Im Dreieck KLM liegt der rechte Winkel bei L. Welche Seite ist die Hypotenuse?

  • ○ KL
  • ○ LM
  • ● KM
Die Hypotenuse liegt dem rechten Winkel gegenüber. Der rechte Winkel ist bei L, also ist KM die Hypotenuse – auch wenn sie waagerecht unten liegt. KL und LM liegen am rechten Winkel an: das sind die Katheten.
Im Bild tippen #2 15s ▶ Testen

Tippe auf die Hypotenuse.

✓ Antwort: DF
Der rechte Winkel ist bei E. Ihm gegenüber liegt DF – das ist die Hypotenuse, obwohl die Seite steil steht. DE und EF liegen am rechten Winkel an (Katheten).
Wahr / Falsch #3 15s ▶ Testen

Im Dreieck PQR liegt der rechte Winkel bei P. Dann ist PQ die Hypotenuse.

✓ Falsch
Bei P liegt der rechte Winkel, gegenüber liegt QR – das ist die Hypotenuse. PQ und PR berühren P und sind Katheten.
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

Über einer 7 cm langen Seite liegt ein Quadrat. Welchen Flächeninhalt hat es?

  • ○ 14 cm²
  • ○ 28 cm²
  • ● 49 cm²
Fläche eines Quadrats = Seite · Seite = 7 · 7 = 49 cm². 14 wäre 2 · 7, 28 wäre 4 · 7 (der Umfang).
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Das Quadrat über der Hypotenuse hat 81 cm² Fläche. Wie lang ist die Hypotenuse?

  • ● 9 cm
  • ○ 20,25 cm
  • ○ 40,5 cm
Gesucht ist die Seite s mit s · s = 81. Das ist s = √81 = 9 cm. 40,5 wäre 81 : 2, 20,25 wäre 81 : 4.
Wahr / Falsch #6 15s ▶ Testen

Über einer 1,5 cm langen Seite liegt ein Quadrat mit dem Flächeninhalt 2,25 cm².

✓ Wahr
1,5 · 1,5 = 2,25 – gerechnet wie bei ganzen Zahlen. Nicht 1,5 · 2 = 3 und nicht 2,5.
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

Über den Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks liegen Quadrate mit 25 cm² und 144 cm². Welchen Flächeninhalt hat das Quadrat über der Hypotenuse?

  • ○ 119 cm²
  • ● 169 cm²
  • ○ 13 cm²
Die Kathetenquadrate ergeben zusammen das Hypotenusenquadrat: 25 + 144 = 169 cm². 119 wäre die Differenz 144 − 25; 13 ist die Seitenlänge (√169), keine Fläche.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Die Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks sind 8 cm und 15 cm lang. Die Hypotenuse ist 23 cm lang.

✓ Falsch
8 + 15 = 23 addiert die Längen. Der Satz addiert die Quadrate: 8² + 15² = 64 + 225 = 289 = 17², die Hypotenuse ist 17 cm lang.
Wahr / Falsch #9 15s ▶ Testen

Über den Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks liegen Quadrate mit 20 cm² und 5 cm². Das Quadrat über der Hypotenuse hat dann 25 cm².

✓ Wahr
20 + 5 = 25. Die Seitenlängen √20 und √5 sind keine ganzen Zahlen – der Flächensatz gilt trotzdem.
Mittel
Lückentext #1 20s ▶ Testen

Im Dreieck ABC liegt der rechte Winkel bei B. Die Seite AC heißt ___.

✓ Antwort: Hypotenuse
AC liegt dem rechten Winkel bei B gegenüber, also ist AC die Hypotenuse.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Das Quadrat über einer Seite hat den Flächeninhalt 169 cm². Wie lang ist die Seite (in cm)?

✓ Antwort: 13
s · s = 169 → s = √169 = 13 cm, denn 13 · 13 = 169.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Über den Katheten liegen Quadrate mit 36 cm² und 64 cm². Wie groß ist das Quadrat über der Hypotenuse (in cm²)?

✓ Antwort: 100
36 + 64 = 100 cm².
Schwer
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Im Dreieck KLM liegt der rechte Winkel bei M. Es ist KL = 26 cm, LM = 10 cm und KM = 24 cm. Wie lang ist die Hypotenuse (in cm)?

✓ Antwort: 26
Der rechte Winkel ist bei M, gegenüber liegt KL. Die Hypotenuse ist also KL = 26 cm – zugleich die längste Seite. KM und LM sind die Katheten.
Zahleneingabe #2 35s ▶ Testen

Über einer Seite liegt ein Quadrat mit 30 cm² Fläche. Wie lang ist die Seite (auf 0,1 cm genau)?

✓ Antwort: 5.5
s = √30 ≈ 5,477 cm, gerundet 5,5 cm (5 · 5 = 25 ist zu klein, 6 · 6 = 36 zu groß).
Zahleneingabe #3 35s ▶ Testen

Ein rechtwinkliges Dreieck hat die Katheten 7 cm und 24 cm. Wie groß ist das Quadrat über der Hypotenuse (in cm²)?

✓ Antwort: 625
Kathetenquadrate: 7² = 49 und 24² = 576. Zusammen 49 + 576 = 625 cm².
KI-bewertete Rechnung #4 240s ▶ Testen

Ein rechtwinkliges Dreieck hat die Katheten 6 cm und 8 cm. Zeichne das Dreieck mit den Quadraten über allen drei Seiten, berechne die Flächen der beiden Kathetenquadrate und begründe damit, wie groß das Hypotenusenquadrat sein muss und welche Seite zu dieser Fläche gehört. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Zeichnung mit dem rechten Winkel und den drei Quadraten. Kathetenquadrate: 6² = 36 cm² und 8² = 64 cm². Nach dem Flächensatz ist das Hypotenusenquadrat 36 + 64 = 100 cm², also ist die Hypotenuse √100 = 10 cm lang.
Die Kathetenquadrate 36 cm² und 64 cm² ergeben zusammen 100 cm²; die Seite dieses Quadrats ist √100 = 10 cm.