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Mathe begreifbar · Schwerpunktfach · Grundlagen Geometrie

Anwendungsaufgaben — Grundlagen Geometrie

📘 Hinweise

Sechs Anwendungsaufgaben, nach zunehmendem Schwierigkeitsgrad geordnet. Die Musterlösungen folgen am Ende des Dokuments. Zu jeder Aufgabe gehört eine Skizze — sie liefert das rechtwinklige Hilfsdreieck und die Plausibilitäts-Schranken.

Übersicht

Nr.BereichTitelSchwierigkeit
1Technisches ZeichnenWerkstück im Schrägbild●●○
2RaumplanungKlassenzimmer-Check●●○
3LogistikPasst die Stange in die Kiste?●●○
4BauwesenDachneigung und Firstwinkel●●●
5MontageLeiter an der Wand●●●
6GeometrieDer 30°-Würfel (FTB)●●●
1 Werkstück im SchrägbildTechnisches Zeichnen ●●●

Ein Quader-Werkstück \( 8 \times 6 \times 4 \) cm soll im Schrägbild (\( \alpha = 45° \), \( q = \tfrac{1}{2} \)) gezeichnet werden; die 6-cm-Kante zeigt nach hinten.

(a) Welche Masse hat die Frontfläche im Bild?

(b) Wie lang zeichnest du die Tiefenkanten?

(c) Ein Kollege misst im Bild eine Tiefenkante von 3 cm ab und notiert «3 cm». Was ist falsch?

2 Klassenzimmer-CheckRaumplanung ●●●

Ein Raum misst \( 8 \times 7 \times 3 \) m; Faustregel: \( 30\ \text{m}^3 \) Luftraum pro Person (unbelüftet).

(a) Schätze das Volumen zuerst (Überschlag).

(b) Berechne exakt und vergleiche.

(c) Für wie viele Personen reicht der Raum nach der Faustregel?

3 Passt die Stange in die Kiste?Logistik ●●●

Eine Transportkiste misst innen \( 1.2 \times 0.8 \times 0.5 \) m. Eine Stange ist 1.5 m lang.

(a) Gib ohne Rechnung das Plausibilitäts-Fenster für die Raumdiagonale an.

(b) Berechne die Raumdiagonale.

(c) Passt die Stange hinein?

4 Dachneigung und FirstwinkelBauwesen ●●●

Satteldach: Grundriss-Breite 6 m, First mittig 1.5 m über der Traufe.

(a) Skizziere den Querschnitt und begründe, warum er die Ebenenwinkel zeigt.

(b) Berechne den Neigungswinkel der Dachfläche.

(c) Berechne den Firstwinkel zwischen den Dachflächen.

5 Leiter an der WandMontage ●●●

Eine 6-m-Leiter lehnt an einer senkrechten Wand; ihr Fusspunkt steht 2 m von der Wand entfernt.

(a) Welcher Raumwinkel ist der Anstellwinkel — und wo liegt die Projektion der Leiter?

(b) Berechne den Anstellwinkel.

(c) Die Norm verlangt etwa 65° bis 75°. Steht die Leiter sicher?

6 Der 30°-Würfel (FTB)Geometrie ●●●

Im Würfel \(ABCDEFGH\) ist der Winkel zwischen der Diagonalebene und der Flächendiagonale \(AF\) gesucht. Das Lot von \(F\) trifft den Mittelpunkt \(M\) der Flächendiagonale \(FH\).

(a) Begründe \( FM = \tfrac{1}{2} AF \).

(b) Berechne den Winkel im Dreieck \(AFM\).

(c) Warum braucht die Rechnung keine Kantenlänge?

Musterlösungen

✓ Lösung 1

(a) \( 8 \times 4 \) cm in wahrer Grösse.

(b) \( 6 \cdot \tfrac{1}{2} = 3 \) cm unter 45°.

(c) Die Kante ist verzerrt — wahre Länge \( 3 : \tfrac{1}{2} = 6 \) cm.

✓ Lösung 2

(a) \( \approx 8 \cdot 7 \cdot 3 \approx 170\ \text{m}^3 \).

(b) \( 168\ \text{m}^3 \) — Schätzung bestätigt.

(c) \( 168/30 = 5.6 \to 5 \) Personen.

✓ Lösung 3

(a) Zwischen 1.2 (längste Kante) und \( 1.2 + 0.8 + 0.5 = 2.5 \) m.

(b) \( d = \sqrt{1.44 + 0.64 + 0.25} = \sqrt{2.33} \approx 1.53 \) m ✓ im Fenster.

(c) Ja — knapp: 1.5 m < 1.53 m (diagonal eingelegt).

✓ Lösung 4

(a) Der Querschnitt steht senkrecht zur First-Schnittgeraden — seine Schenkel sind genau die Ebenenwinkel-Schenkel.

(b) \( \tan\varphi = 1.5/3 \Rightarrow \varphi \approx 26.57° \).

(c) \( 180° - 2 \cdot 26.57° \approx 126.87° \).

✓ Lösung 5

(a) Winkel Gerade–Ebene; die Projektion ist die Bodenstrecke Fusspunkt–Wand (2 m).

(b) \( \cos\varphi = \tfrac{2}{6} \Rightarrow \varphi \approx 70.53° \).

(c) Ja — 70.5° liegt im Normbereich.

✓ Lösung 6

(a) \(AF\) und \(FH\) sind beide Flächendiagonalen (\( a\sqrt{2} \)); \(M\) halbiert \(FH\).

(b) \( \sin\varphi = \tfrac{FM}{AF} = \tfrac{1}{2} \Rightarrow \varphi = 30° \).

(c) Nur das Verhältnis der Strecken zählt — \(a\) kürzt sich weg (Ähnlichkeit aller Würfel).