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Mathe begreifbar · Schwerpunktfach · Prismen und Zylinder

Handout — Theorie

1. Prisma — konstanter Querschnitt

📘 Gerades Prisma

Vieleck-Grundfläche \(G\), senkrecht um \(h\) verschoben. Grund- und Deckfläche kongruent, Mantel aus Rechtecken:

\( V = G \cdot h, \qquad M = U \cdot h, \qquad O = 2G + M \)

Satz von Cavalieri: Gleiche Querschnittsflächen in jeder Höhe → gleiches Volumen. Darum gilt \( V = G \cdot h \) auch für schiefe Prismen und Zylinder — mit der senkrechten Höhe (Münzstapel-Experiment).

2. Quader und Würfel

Quader\( V = abc \); \( O = 2(ab + ac + bc) \); \( d = \sqrt{a^2 + b^2 + c^2} \)
Würfel\( V = a^3 \); \( O = 6a^2 \); \( d = a\sqrt{3} \); Flächendiagonale \( a\sqrt{2} \)

Raumdiagonale = zweimal Pythagoras: erst in der Grundfläche, dann senkrecht dazu.

3. Gerader Kreiszylinder

📘 Zylinder

\( V = \pi r^2 h, \qquad M = 2\pi r h, \qquad O = 2\pi r (r + h) \)

Netz: zwei Kreise + Mantel-Rechteck der Breite \( 2\pi r \) (abgerollter Umfang) und Höhe \(h\).

4. Darstellung und Lage

Schrägbild: Front in wahrer Grösse, Tiefenkanten halbiert unter 45°. Netz: alle Flächen aufgeklappt — Grundlage der Oberflächenrechnung. Geraden im Raum können windschief sein.

5. Rechenpraxis

Formeln erst nach der gesuchten Grösse umstellen (\( r = \sqrt{V/(\pi h)} \)); Durchmesser halbieren; \( 1\ \text{l} = 1000\ \text{cm}^3 \); zusammengesetzte Körper in Teilkörper zerlegen — Berührungsflächen zählen nicht zur Oberfläche.

⭐ Merksatz

Konstanter Querschnitt heisst \( V = G \cdot h \) — gerade oder schief (Cavalieri). Diagonalen mit zweimal Pythagoras, Zylindermantel als abgerolltes Rechteck.