Stufen- und Wechselwinkel

Corresponding and alternate angles

Mathematik Klasse 7 25 Aufgaben
GeometrieWinkelParallele Geraden

Wird ein Paar paralleler Geraden von einer dritten geschnitten, entstehen acht Winkel. Stufenwinkel liegen an beiden Schnittpunkten in derselben Lage und sind an Parallelen gleich; das ist der Fundamentalsatz, den wir voraussetzen. Wechselwinkel liegen innen auf verschiedenen Seiten und folgen als abgeleiteter Satz aus Stufen- und Scheitelwinkeln. Die Station räumt aus, dass die Gleichheit auch an nicht parallelen Geraden gelte oder dass Stufen- und Wechselwinkel dasselbe seien. Bereitet den Beweis der Winkelsumme im Dreieck, die Winkelketten und die Umkehrung vor.

Stufenwinkel an Parallelen

Nun verläuft eine zweite Leitung parallel zur ersten, und eine dritte Leitung t schneidet beide. Diese Doppelkreuzung hat zwei Schnittpunkte und acht Winkel. Stufenwinkel liegen an beiden Schnittpunkten in derselben Lage: beide oben rechts, beide unten links. Sind g und h parallel, sind Stufenwinkel gleich groß: α = α′.

Diesen Satz beweisen wir nicht. Er ist unser Ausgangspunkt, ein Fundamentalsatz: Alles Weitere bauen wir darauf auf. Die Lage entscheidet, nicht die Größe: Neigst du die Schneidende, ändern sich beide Winkel, doch sie bleiben gleich.

Neige die Schneidende mit dem Regler. Welche Winkelpaare haben dieselbe Lage, und was gilt für ihre Größe?

Wechselwinkel

Wechselwinkel liegen zwischen den Parallelen auf verschiedenen Seiten der Schneidenden, etwa unten links bei g und oben rechts bei h. Auch sie sind gleich groß, und diesmal brauchen wir keinen neuen Grundsatz. Der Stufenwinkel des Winkels bei g liegt unten links bei h. Sein Scheitelwinkel liegt oben rechts bei h.

Stufenwinkel sind gleich, Scheitelwinkel sind gleich – also sind auch die Wechselwinkel gleich. Der Satz über Wechselwinkel ist ein abgeleiteter Satz: Er folgt aus Sätzen, die schon feststehen.

Verfolge die drei gleichfarbigen Winkel: Welche beiden sind Stufenwinkel, welche Scheitelwinkel, welche Wechselwinkel?

Nur an Parallelen

Die Gleichheit gilt nur, wenn g und h parallel sind. Kippe die Gerade h ein wenig: Die Stufenwinkel unterscheiden sich sofort, und zwar genau um den Kippwinkel, den Winkel, um den h aus der parallelen Lage gedreht wurde. Auf ein Zeichenblatt ist dabei kein Verlass: Zwei Geraden, die fast parallel aussehen, sind es oft nicht. Wer Parallelität behauptet, braucht einen Grund, keinen Augenschein.

Kippe h mit dem Regler. Bei welchem Wert erscheint „g ∥ h“, und wie groß ist dann der Unterschied α − α′?
Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

g und h sind parallel. Welcher der Winkel β, γ, δ ist der Stufenwinkel von α?

  • ○ β
  • ● γ
  • ○ δ
Stufenwinkel liegen in derselben Lage: α ist unten links bei g, also ist γ unten links bei h der Stufenwinkel. β ist der Wechselwinkel, δ liegt auf derselben Seite zwischen den Parallelen.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

g ∥ h. Ein Winkel misst 64° oben rechts bei g. Sein Stufenwinkel bei h (auch oben rechts) misst 116°.

✓ Falsch
Stufenwinkel an Parallelen sind gleich groß: 64°. Die 116° gehören zum Nebenwinkel.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

g und h sind parallel. Welcher der Winkel β, γ, δ ist der Wechselwinkel von α?

  • ○ β
  • ○ γ
  • ● δ
Wechselwinkel liegen zwischen den Parallelen auf verschiedenen Seiten: α ist unten rechts bei g, also ist δ oben links bei h der Wechselwinkel. γ ist der Stufenwinkel, β liegt auf derselben Seite wie α.
Wahr / Falsch #4 15s ▶ Testen

In der Figur ist α unten rechts bei g und γ oben links bei h markiert. Die Winkel α und γ sind Wechselwinkel.

✓ Wahr
Beide Winkel liegen zwischen den Parallelen, auf verschiedenen Seiten der Schneidenden: Das sind Wechselwinkel.
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

g ∥ h und α = 70°. Welcher Weg führt von α zum Wechselwinkel, ohne zu messen?

  • ● Stufenwinkel: 70°, dessen Scheitelwinkel: 70°
  • ○ Stufenwinkel: 70°, dessen Nebenwinkel: 110°
  • ○ Scheitelwinkel: 70°, dessen Nebenwinkel: 110°
Der Stufenwinkel von α ist 70°; dessen Scheitelwinkel liegt oben rechts bei h und ist ebenfalls 70°. Genau dieser Scheitelwinkel ist der Wechselwinkel von α. Die Nebenwinkel-Wege enden bei 110°.
Wahr / Falsch #6 15s ▶ Testen

g ∥ h und α = 70°. Der Stufenwinkel von α misst 70°, dessen Scheitelwinkel misst 70°. Also misst der Wechselwinkel von α 70°.

✓ Wahr
Die Kette ist richtig: Stufenwinkel sind gleich, Scheitelwinkel sind gleich. Der Scheitelwinkel des Stufenwinkels ist der Wechselwinkel.
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

In der Skizze (nicht maßstabsgetreu) misst α = 70° und der Stufenwinkel β = 76°. Was gilt für g und h?

  • ● g und h sind nicht parallel
  • ○ g und h sind parallel
  • ○ Das lässt sich nicht entscheiden, weil die Skizze nicht maßstabsgetreu ist
An Parallelen wären die Stufenwinkel gleich. 70° ≠ 76°, also sind g und h nicht parallel; dass die Skizze parallel wirkt, ist kein Argument. Entscheidend sind die angegebenen Winkel, nicht der Maßstab der Skizze.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

g und h sind nicht parallel. Trotzdem sind ihre Stufenwinkel gleich groß.

✓ Falsch
Stufenwinkel sind nur an parallelen Geraden gleich. Bei nicht parallelen Geraden unterscheiden sie sich um den Kippwinkel.
Wahr / Falsch #9 25s ▶ Testen

g und h sind nicht parallel; eine dritte Gerade schneidet beide. Sind die Stufenwinkel dann gleich groß?

✓ Nein
Wahr / Falsch #10 25s ▶ Testen

g und h laufen aufeinander zu; eine dritte Gerade schneidet beide. Sind die Wechselwinkel dann gleich groß?

✓ Nein
Wahr / Falsch #11 25s ▶ Testen

Eine dritte Gerade schneidet g und h; zwei Stufenwinkel messen 80° und 80°. Sind g und h dann parallel?

✓ Ja
Wahr / Falsch #12 25s ▶ Testen

Eine dritte Gerade schneidet g und h; zwei Wechselwinkel messen 63° und 63°. Sind g und h dann parallel?

✓ Ja
Mittel
Zahleneingabe #1 20s ▶ Testen

g ∥ h. Ein Winkel misst 74°. Wie groß ist sein Stufenwinkel (in °)?

✓ Antwort: 74
Stufenwinkel an Parallelen sind gleich groß: 74°.
Zahleneingabe #2 20s ▶ Testen

g ∥ h. Ein Winkel misst 115°. Wie groß ist sein Wechselwinkel (in °)?

✓ Antwort: 115
Wechselwinkel an Parallelen sind gleich groß: 115°.
Lückentext #3 20s ▶ Testen

Der Wechselwinkel eines Winkels ist der ___winkel seines Stufenwinkels.

✓ Antwort: Scheitel
Erst zum Stufenwinkel wechseln, dann zu dessen Scheitelwinkel: So kommt man zum Wechselwinkel.
Lückentext #4 20s ▶ Testen

Stufenwinkel sind nur dann gleich groß, wenn die Geraden ___ sind.

✓ Antwort: parallel
Die Gleichheit der Stufenwinkel ist an die Parallelität gebunden.
Zahleneingabe #5 35s ▶ Testen

g und h sind parallel; eine dritte Gerade schneidet beide. An g misst ein Winkel 50°. Wie viel Grad misst sein Stufenwinkel an h?

✓ Antwort: 50
Zahleneingabe #6 35s ▶ Testen

g und h sind parallel; eine dritte Gerade schneidet beide. An g misst ein Winkel 64°. Wie viel Grad misst sein Stufenwinkel an h?

✓ Antwort: 64
Zahleneingabe #7 35s ▶ Testen

g und h sind parallel; eine dritte Gerade schneidet beide. An g misst ein Winkel 75°. Wie viel Grad misst sein Wechselwinkel an h?

✓ Antwort: 75
Zahleneingabe #8 35s ▶ Testen

g und h sind parallel; eine dritte Gerade schneidet beide. An g misst ein Winkel 42°. Wie viel Grad misst sein Wechselwinkel an h?

✓ Antwort: 42
Schwer
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Ein Balken schneidet zwei parallele Latten. Bei der oberen Latte misst der Winkel links unten 63°. Wie groß ist der Winkel links unten bei der unteren Latte (in °)?

✓ Antwort: 63
Beide Winkel liegen in derselben Lage, sind also Stufenwinkel an Parallelen: 63°.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Vom Turm aus sieht man ein Boot unter dem Tiefenwinkel 27° (von der Waagerechten am Turm nach unten gemessen). Wie groß ist der Winkel am Boot zwischen der Wasserlinie und der Blicklinie zum Turm (in °)?

✓ Antwort: 27
Waagerechte am Turm und Wasserlinie sind parallel; die beiden Winkel sind Wechselwinkel, also 27°.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

g ∥ h. Der Winkel unten links bei g misst 55°. Wie groß ist der Nebenwinkel seines Wechselwinkels (in °)?

✓ Antwort: 125
Der Wechselwinkel ist ebenfalls 55°. Sein Nebenwinkel ergänzt ihn zu 180°: 180° − 55° = 125°.
KI-bewertete Rechnung #4 240s ▶ Testen

Zwei parallele Geraden g und h werden von einer Geraden t geschnitten. Der Winkel oben rechts bei g misst 64°. Bestimme alle acht Winkel und nenne bei jedem Schritt die Beziehung (Nebenwinkel, Scheitelwinkel, Stufenwinkel oder Wechselwinkel). Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Skizze mit g, h und t. Oben rechts bei g: 64°. Scheitelwinkel unten links bei g: 64°. Nebenwinkel oben links und unten rechts bei g: 180° − 64° = 116°. Stufenwinkel bei h: oben rechts 64°, dann unten links 64° (Scheitelwinkel), oben links und unten rechts 116° (Nebenwinkel).
An g: 64°, 116°, 64°, 116°. Bei h die Stufenwinkel: ebenfalls 64°, 116°, 64°, 116°. Grund für den Sprung von g nach h: Stufenwinkel an Parallelen.
Zahleneingabe #5 30s ▶ Testen

Zwei Geraden g und h werden von t geschnitten. Die Stufenwinkel messen 67° und 71°. Um wie viel Grad weicht h von einer Parallelen zu g ab?

✓ Antwort: 4
Bei einer Parallelen wären beide Winkel gleich. Der Unterschied 71° − 67° = 4° ist der Kippwinkel.