Ortslinien und Abstandsprobleme

Loci and distance problems

Mathematik Klasse 7 18 Aufgaben
GeometrieOrtslinieModellieren

Eine Ortslinie ist die Menge aller Punkte, die eine Abstandsbedingung erfĂŒllen: fester Abstand von einem Punkt ergibt den Kreis, fester Abstand von einer Geraden zwei Parallelen, gleicher Abstand von zwei Punkten die Mittelsenkrechte. Abstandsprobleme aus dem Alltag löst man, indem man zwei Ortslinien schneidet; fĂŒr drei Orte ergibt sich der Umkreismittelpunkt. RĂ€umt aus: Kreislinie und KreisflĂ€che verwechseln, nur eine Parallele zeichnen und „gleich weit von A und B“ mit der Mitte der Strecke gleichsetzen. Benennt die Modellgrenzen (Luftlinie statt Weg, Punkte ohne Ausdehnung). Bereitet Um- und Inkreis vor.

Ortslinien

Eine Ortslinie ist die Menge aller Punkte, die eine Abstandsbedingung erfĂŒllen. Sind sie von einem Punkt M genau r entfernt, entsteht der Kreis um M – nur die Kreislinie, nicht die FlĂ€che: Ein Hund an einer straff gespannten Leine lĂ€uft auf ihr, an einer lockeren Leine auch im Inneren. Sind sie von einer Geraden g genau r entfernt, entstehen zwei Parallelen zu g, eine auf jeder Seite.

Und wer von zwei Punkten A und B gleich weit entfernt ist, liegt auf der Mittelsenkrechten von AB, nicht nur in der Mitte der Strecke. Bei den beiden Schenkeln eines Winkels ist es die Winkelhalbierende.

Schalte zwischen Punkt und Gerade um und verÀndere r. Welche Linie bilden die Punkte mit dem Abstand r?

Abstandsprobleme lösen

Zwei Ortslinien lösen ein Abstandsproblem, wenn man ihre Schnittpunkte sucht. Ein Brunnen soll von den Dörfern A, B und C gleich weit entfernt sein. Gleich weit von A und B: Mittelsenkrechte von AB. Gleich weit von B und C: Mittelsenkrechte von BC. Ihr Schnittpunkt O ist von allen drei Dörfern gleich weit entfernt. Der Kreis um O durch A, B und C heißt Umkreis.

Zuerst wird die Situation in ein Modell ĂŒbersetzt (Punkte und Strecken), dann konstruiert, dann das Ergebnis am Sachproblem geprĂŒft. Das Ergebnis gilt nur im Modell. Wir haben mit Punkten und Luftlinien gerechnet. In Wirklichkeit gibt es Wege, Hindernisse und Dörfer mit Ausdehnung: Der Brunnen könnte im See liegen, und der Fußweg ist nicht ĂŒberall gleich lang.

Gehe die Schritte durch (m₁ ist die Mittelsenkrechte von AB, m₂ die von BC). Wo liegt der Brunnen, und wie weit ist er von jedem Dorf entfernt?
Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Ein Hund ist an einer 3 m langen Leine im Punkt M befestigt und spannt die Leine straff. Auf welcher Linie kann er sich bewegen?

  • ● Kreislinie um M mit Radius 3 m
  • ○ KreisflĂ€che um M mit Radius 3 m
  • ○ Gerade im Abstand 3 m von M
Straff gespannt heißt: Der Abstand zu M ist genau 3 m. Alle Punkte mit diesem Abstand bilden die Kreislinie. Die KreisflĂ€che gehört zu „höchstens 3 m“ (Leine locker).
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Alle Punkte, die höchstens 3 cm von M entfernt sind, liegen auf dem Kreis um M mit Radius 3 cm.

✓ Falsch
Auf dem Kreis liegen nur die Punkte mit Abstand genau 3 cm. „Höchstens“ schließt auch die Punkte im Inneren ein – das ist die KreisflĂ€che.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Welche Ortslinie bilden alle Punkte mit dem Abstand 2 cm von der Geraden g?

  • ● zwei Parallelen zu g im Abstand 2 cm
  • ○ eine Parallele zu g im Abstand 2 cm
  • ○ einen Kreis mit Radius 2 cm um einen Punkt von g
Auf jeder Seite von g gibt es eine Gerade im Abstand 2 cm, also zwei Parallelen. Nur eine zu zeichnen vergisst die andere Seite; ein Kreis liefert den Abstand zu einem Punkt, nicht zu einer Geraden.
Wahr / Falsch #4 15s ▶ Testen

Alle Punkte mit dem Abstand 3 cm von g liegen auf zwei Geraden, die 6 cm voneinander entfernt sind.

✓ Wahr
Je eine Parallele auf jeder Seite von g, jeweils 3 cm entfernt: Zwischen den beiden Parallelen liegen 3 cm + 3 cm = 6 cm.
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Eine Bushaltestelle soll von den Orten A und B gleich weit entfernt liegen. Auf welcher Linie liegen alle möglichen Haltestellen?

  • ● Mittelsenkrechte von AB
  • ○ Gerade AB
  • ○ Kreis um die Mitte von AB
Punkte mit gleichem Abstand von A und B bilden die Mittelsenkrechte von AB. Die Gerade AB enthÀlt Punkte mit sehr verschiedenen AbstÀnden, der Kreis um die Mitte enthÀlt nur zwei Punkte der Strecke.
Wahr / Falsch #6 15s ▶ Testen

Der Mittelpunkt M der Strecke AB ist der einzige Punkt, der von A und B gleich weit entfernt ist.

✓ Falsch
Alle Punkte der Mittelsenkrechten von AB sind von A und B gleich weit entfernt – eine ganze Gerade, nicht nur M.
Multiple Choice #7 30s ▶ Testen

Ein Brunnen soll von den drei Dörfern A, B und C gleich weit entfernt sein. Die Dörfer bilden ein spitzwinkliges Dreieck. Wie findest du seinen Ort?

  • ● Schnittpunkt der Mittelsenkrechten von AB und BC
  • ○ Mitte der lĂ€ngsten Seite des Dreiecks ABC
  • ○ Schnittpunkt der Winkelhalbierenden des Dreiecks ABC
Gleich weit von A und B: Mittelsenkrechte von AB; gleich weit von B und C: Mittelsenkrechte von BC. Der Schnittpunkt erfĂŒllt beides. Die Mitte der lĂ€ngsten Seite ist nur von zwei Dörfern gleich weit entfernt; die Winkelhalbierenden liefern den gleichen Abstand zu den Seiten, nicht zu den Ecken.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Liegt der Brunnen von den Dörfern A, B und C gleich weit entfernt, brauchen die Bewohner zu Fuß von jedem Dorf gleich lange.

✓ Falsch
Gleich weit heißt hier: gleich lange Luftlinie. Die Wege verlaufen um HĂŒgel und Seen und sind verschieden lang – das ist eine Grenze des Modells.
Wahr / Falsch #9 15s ▶ Testen

Beim abgebildeten stumpfwinkligen Dreieck liegt der Punkt, der von A, B und C gleich weit entfernt ist, außerhalb des Dreiecks.

✓ Wahr
Bei einem stumpfwinkligen Dreieck liegt der Umkreismittelpunkt außerhalb, hier unterhalb der Seite AB. Nur bei einem spitzwinkligen Dreieck liegt er innen, bei einem rechtwinkligen in der Mitte der lĂ€ngsten Seite.
Mittel
Zahleneingabe #1 25s ▶ Testen

Alle Punkte mit dem Abstand 4,5 cm von M bilden einen Kreis. Wie groß ist sein Durchmesser (in cm)?

✓ Antwort: 9
Der Abstand 4,5 cm ist der Radius, der Durchmesser ist doppelt so groß: 9 cm.
Zahleneingabe #2 25s ▶ Testen

Zwei Parallelen liegen im Abstand 3,5 cm von der Geraden g, eine auf jeder Seite. Wie weit sind sie voneinander entfernt (in cm)?

✓ Antwort: 7
3,5 cm + 3,5 cm = 7 cm.
LĂŒckentext #3 20s ▶ Testen

Alle Punkte, die von A und B gleich weit entfernt sind, bilden die ___ von AB.

✓ Antwort: Mittelsenkrechte
Gleicher Abstand von A und B beschreibt genau die Mittelsenkrechte der Strecke AB.
Zahleneingabe #4 25s ▶ Testen

Wie viele Mittelsenkrechten brauchst du mindestens, um den Punkt zu finden, der von drei Orten gleich weit entfernt ist?

✓ Antwort: 2
Zwei Mittelsenkrechte (etwa von AB und BC) schneiden sich in genau einem Punkt; die dritte geht ebenfalls durch ihn, ist aber nicht nötig.
Schwer
Zahleneingabe #1 40s ▶ Testen

M₁ und M₂ sind 8 cm voneinander entfernt. Wie viele Punkte sind von M₁ genau 5 cm und von M₂ genau 5 cm entfernt?

✓ Antwort: 2
Die Punkte liegen auf dem Kreis um M₁ und auf dem Kreis um M₂ (je r = 5 cm). Wegen 5 + 5 = 10 > 8 und 5 > 4 = 8 : 2 schneiden sich die Kreise in zwei Punkten – links und rechts von M₁M₂ (auf der Mittelsenkrechten).
Zahleneingabe #2 35s ▶ Testen

Eine Straße ist 6 m breit. Auf jeder Seite soll ein Zaun im Abstand 4 m vom Straßenrand verlaufen. Wie weit sind die beiden ZĂ€une voneinander entfernt (in m)?

✓ Antwort: 14
Die ZĂ€une sind die Parallelen zu den beiden StraßenrĂ€ndern: 4 m + 6 m + 4 m = 14 m.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

A(1|1) und B(1|7) liegen senkrecht ĂŒbereinander. Alle Punkte, die von A und B gleich weit entfernt sind, liegen auf einer waagerechten Geraden y = b. Welche Zahl ist b?

✓ Antwort: 4
Die Mittelsenkrechte von AB geht durch die Mitte (1|4) und steht senkrecht auf AB, ist also waagerecht: y = 4.
Zahleneingabe #4 25s ▶ Testen

Ein Hubschrauber-StĂŒtzpunkt soll von den Orten A, B und C gleich weit entfernt liegen. Die Konstruktion zeigt 12 km bis A und 12 km bis B. Wie weit ist er in diesem Modell von C entfernt (in km)?

✓ Antwort: 12
Der Punkt liegt auf beiden Mittelsenkrechten, also sind alle drei AbstĂ€nde gleich: 12 km. Im Modell zĂ€hlt die Luftlinie – die Flugzeit kann trotzdem durch Wind oder GelĂ€nde abweichen.
KI-bewertete Rechnung #5 240s ▶ Testen

Drei Orte liegen in einem Koordinatensystem (1 Einheit = 1 km): A(0|0), B(8|0) und C(0|6). Eine Rettungsstation soll von allen drei Orten gleich weit entfernt liegen. Konstruiere oder berechne den Punkt O mit Hilfe der Mittelsenkrechten von AB und AC, gib seine Koordinaten an und miss die drei Entfernungen. Nenne eine Grenze des Modells. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Mittelsenkrechte von AB: x = 4 (durch die Mitte (4|0)). Mittelsenkrechte von AC: y = 3 (durch die Mitte (0|3)). Schnittpunkt O(4|3). Messung: OA = OB = OC = 5 km (4 und 3 entlang der Achsen ergeben 5). Modellgrenze: Luftlinie statt tatsĂ€chlicher Wege, Orte als Punkte, GelĂ€nde (Berge, Seen) unberĂŒcksichtigt.
O(4|3) liegt auf beiden Mittelsenkrechten, daher OA = OB = OC = 5 km. (Das Dreieck ist rechtwinklig; deshalb liegt O in der Mitte der Seite BC.)