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ÜBUNGEN: GEOGEBRA 1. TEIL

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<strong>ÜBUNGEN</strong>: <strong>GEOGEBRA</strong> <strong>1.</strong> <strong>TEIL</strong> Name: ……………………<br />

Im <strong>1.</strong> Teil interessieren wir uns nur für die geometrische Seite des Programms, die algebraische blenden wir<br />

aus. Dazu: � Ansicht: Häkchen entfernen bei Achsen, Koordinatengitter, Algebrafenster.<br />

1) Konstruktion mit Zirkel und Lineal<br />

Wie die griechischen Geometer wollen wir in dieser Übung in asketischer Selbstbeschränkung nur<br />

Zirkel und Lineal verwenden.<br />

a) Erzeugen Sie eine "Strecke zwischen zwei Punkten". Konstruieren Sie nun den Mittelpunkt dieser<br />

Strecke, indem Sie nur das Werkzeug "Kreis mit Mittelpunkt durch Punkt" und "Strecke zwischen zwei<br />

Punkten" wählen. Notieren Sie die Vorgehensweise.<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

b) Erzeugen Sie mit den gleichen Werkzeugen ein reguläres Sechseck. Blenden Sie alle Hilfslinien aus:<br />

Rechte Maustaste, "Objekt anzeigen" deaktivieren 1 . Man kann mit Shift+Klick mehrere Objekte<br />

anwählen und dann ausblenden.<br />

2) Seitenmitten im Viereck<br />

a) Zeichnen Sie ein beliebiges Viereck mit "Vieleck". Konstruieren Sie die Seitenmitten mit "Mittelpunkt"<br />

Wie man dies mit Zirkel und Lineal machen würde, wissen wir bereits und nehmen nun die Abkürzung.<br />

Verbinden Sie die Mittelpunkte reihum durch Strecken. Es entsteht ein Viereck. Um was für ein<br />

Viereck handelt es sich? Bewegen Sie die Eckpunkte und beobachten Sie!<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

b) Beweisen Sie die Vermutung aus a):<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

c) Konstruieren Sie in das innere Viereck ein weiteres Seitenmittenviereck. In welcher Beziehung steht<br />

es zum ersten Seitenmittenviereck bezüglich Form und Grösse?<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

1 Ein Klick auf das Werkzeug "Objekte ausblenden/anzeigen" macht alle ausgeblendeten Objekte sichtbar. Klickt man auf ein anderes<br />

Werkzeug, so werden die Objekte wieder ausgeblendet. Während die Objekte sichtbar sind, lassen sie sich auswählen und bearbeiten.


3) Eulergerade<br />

Erzeugen Sie ein Dreieck und konstruieren Sie die drei Höhen. Nennen Sie den Schnittpunkt H (rechte<br />

Maustaste, "umbenennen"). Das Werkzeug Vieleck färbt automatisch das Innere. Unter<br />

"Eigenschaften" kann man den Füllgrad auf 0 stellen, dann verschwindet die Färbung.<br />

b) Bewegen Sie die Ecken. Unter welcher Bedingung befindet sich H ausserhalb des Dreiecks?<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

……………………………………………………………………………………………………………………<br />

c) Konstruieren Sie den Schnittpunkt M der Mittelsenkrechten und den Schnittpunkt S der Schwerlinien<br />

(=Seitenhalbierenden). Blenden Sie alle Hilfslinien aus.<br />

d) Bewegen Sie die Eckpunkte. Beschreiben Sie die gegenseitige Lage der Punkte H, S und M<br />

(Vermutung).<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

e) Die drei Punkte liegen auf einer Geraden. Man nennt sie die Eulergerade, nach dem berühmten Basler<br />

Mathematiker Leonhard Euler (1707 - 1783).<br />

Konstruieren Sie die Strecken HS und SM und lassen Sie die Länge dieser Strecken anzeigen mit<br />

"Abstand oder Länge". In welchem Verhältnis sind wohl sie beiden Zahlen?<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

f) Konstruieren Sie in demselben Dreieck den Inkreismittelpunkt Z (wie?) und den Inkreismittelpunkt Z'<br />

des Dreiecks, das durch die Seitenmittelpunkte aufgespannt wird. Liegen Z und Z' auch auf der<br />

Eulergeraden?<br />

………………………………………………………………………………………………………………………


4) Sehnenviereck<br />

a) Das einem Kreis einbeschriebene Viereck besteht aus vier Sehnen, deshalb nennt man es<br />

Sehnenviereck. Konstruieren Sie exakt diese Figur: "Kreis mit Mittelpunkt durch Punkt", dann Vieleck<br />

(verwenden Sie den Kreispunkt, der bei der Erzeugung des Kreises entsteht nicht als Vieleckspunkt).<br />

Mit "Winkel" lassen sich Winkel messen. Die Masszahl wird angegeben. Sie lässt sich bewegen.<br />

Achtung: Der Winkel wird immer im mathematisch positiven Sinn gemessen (Gegenuhrzeigersinn),<br />

deshalb muss man die Schenkel des Winkels in der richtigen Reihenfolge anklicken. Probieren Sie<br />

auch die andere Variante und beobachten Sie!<br />

b) Bewegen Sie die verschiedenen Eckpunkte auf dem Kreis. Bei welchen Bewegungen ändern sich die<br />

gemessenen Winkel?<br />

Formulieren Sie einen mathematischen Satz!<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

5) Rechtecke<br />

a) Konstruieren Sie ein Rechteck ABCD, die Diagonale BD und ein inliegendes Rechteck A1BC1D1 wie in<br />

der Figur 2 . Arbeiten Sie mit Strecken, Parallelen und Senkrechten. Die Punkte A, B, C und D1 sollen<br />

beweglich sein. Blenden Sie die Hilfslinien aus. Damit beim Ausblenden der Hilfslinien nicht die ganze<br />

Figur verschwindet, müssen je nachdem Strecken über Geraden gelegt werden.<br />

b) Messen Sie die Seitenlängen und Berechnen Sie den Streckfaktor. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten.<br />

Welche? Verhältniszahlen berechnen und anzeigen: � Ansicht � Algebrafenster ein (um die Namen<br />

zu sehen). Fährt man mit der Maus über die Liste, erscheint die Beschreibung, z. B. Strecke j1:<br />

Strecke [C, D]. Nun definiert man im Eingabefenster eine Variable, z. B. v und schreibt v = j_1/m_<strong>1.</strong><br />

v erscheint nun als berechnete Zahl in der Liste. Nun wählt man "Text einfügen" und schreibt ins<br />

Textfenster: "CD/C_1D_1 = " + v. Es erscheint der gewünschte Text, den man noch bewegen kann.<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

2 A1 erzeugt man durch umbenennen. Man muss A_1 eingeben. Der tiefe Strich wird mit Shift + "-" erzeugt.


6) Satz von Pappos<br />

a) Erzeugen Sie ein beliebiges Dreieck ABC. Erzeugen Sie zwei Punkte D und E und Parallelen zu je<br />

einer Seite, durch diese Punkte. Bezeichnen Sie den Schnittpunkt der Parallelen mit S. Erzeugen Sie<br />

die Punkte F und G auf diesen Parallelen. Konstruieren Sie die zwei Parallelogramme über den<br />

Dreiecksseiten. Erzeugen Sie die Gerade SC und parallel dazu AK und BL. Vervollständigen Sie die<br />

Figur wie abgebildet.<br />

K1 ist die Punktspiegelung von K an A.<br />

b) Die Punkte A, B, C, D, E und F sind frei beweglich, alle andern sind abhängig. Bewegen Sie die<br />

Punkte und beobachten Sie die Wirkung.<br />

Übrigens: Bewegt man F, so erzeugt man eine sogenannte Scherung des Parallelogramms FAHC.<br />

Der Flächeninhalt des Parallelogramms bleibt bei einer Scherung erhalten, denn:<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

Messen Sie mit dem entsprechenden Werkzeug die Flächeninhalte der drei Parallelogramme.<br />

Der Satz von Pappos 3 besagt nun folgendes:<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

Erzeugen Sie ein Textfenster und notieren Sie darin obigen Satz.<br />

Sichern Sie die Datei unter "6PapposVorname".<br />

c) Versuchen Sie durch Bewegen der günstigen Punkte, den Spezialfall des Satzes des Pythagoras zu<br />

illustrieren. Konstruieren Sie Hilfslinien, damit die Konstruktion präzise wird.<br />

Sichern Sie die Datei unter "6cPapposVorname".<br />

3 Pappos (latinisiert Pappus) von Alexandria war ein griechischer Geometer. Er lebte um 300 n. Chr. und war einer der letzten<br />

bedeutenden Mathematiker der Antike.


In den folgenden Übungen erfahren Sie unter anderem, wie man Konstruktionen animiert.<br />

7) Leiter<br />

a) Eine Leiter ist an eine Wand gelehnt und wird bewegt. Erzeugen Sie eine horizontale, etwa 15 cm<br />

lange Strecke. Konstruieren Sie das Lot im linken Endpunkt. Setzen Sie einen Punkt C auf die Strecke<br />

AB, der als Kreismittelpunkt eines Kreises mit 7 cm Radius dient ("Kreis mit Mittelpunkt und Radius").<br />

Vergrössern Sie den Radius auf 16 cm, damit die Figur wie abgebildet aussieht. Dazu Kreis<br />

auswählen � Eigenschaften � Definition, Zahl ändern.<br />

Konstruieren Sie die Leiter (Strecke) und ihren Mittelpunkt .<br />

b) Auf was für einer Bahn bewegt sich der Mittelpunkt M wohl, wenn C bewegt wird?<br />

Sie können die Bahn sichtbar machen, wenn Sie für M "Spur ein" aktivieren. Mit Befehl (Apfel) + F<br />

können Sie "auffrischen", d. h., die Spur löschen.<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

c) Sie können den Punkt C animieren, indem Sie ihn auswählen und die "+"-Taste oder "-"-Taste<br />

drücken, resp. gedrückt halten. Die Schrittweite lässt sich bei "Eigenschaften" von C einstellen<br />

(Schrittweite).<br />

Welchen Radius hat der entstehende Kreis? Weshalb?<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

d) Beweisen Sie formal, dass M einen Kreisbogen beschreibt. Führen Sie dazu Koordinaten ein, z. B.<br />

M(x / y), Ursprung in A(0 / 0), C(c / 0) und D(0 / d). Verwenden Sie Pythagoras.<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

e) Erzeugen Sie eine schöne Figur, indem Sie für die Strecke CD ebenfalls die Spur einschalten. Es<br />

entsteht eine sogenannte Hüllkurve 4 . Was für eine Kurve scheint es zu sein? Kann man das mit<br />

GeoGebra überprüfen?<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

4 Eine Hüllkurve ist eine Kurve, die jede Kurve einer Kurvenschar in einem Punkt berührt. Diese Punkte müssen eine Kurve bilden.<br />

Eine Kurvenschar aus Ursprungsgeraden oder aus parallelen Geraden z. B. hat keine Hüllkurve.


8) Simpsongerade<br />

a) Erzeugen Sie einen Kreis und schreiben Sie ihm ein Dreieck ABC ein (Konstruieren Sie die<br />

Dreiecksseiten als Geraden). Erzeugen Sie einen weiteren Punkt P auf dem Kreis. Fällen Sie die Lote<br />

von P auf alle Dreiecksseiten. Bezeichnen Sie die Lotfusspunkte mit Fa, Fb und Fc.<br />

b) Bewegen Sie die Punkte A, B, C und P. Welche gegenseitige Lage scheinen die drei Lotfusspunkte zu<br />

haben?<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

c) Um Ihre Vermutung aus b) besser sichtbar zu machen, konstruieren Sie eine Gerade durch zwei der<br />

drei Lotfusspunkte; der dritte scheint ebenfalls auf dieser Gerade zu liegen. Dies kann man auch<br />

beweisen. Diese Gerade heisst Simpson-gerade. Sie wurde 1799 vom schottischen Mathematiker<br />

William Simpson (1768 - 1843) entdeckt.<br />

9) Torus<br />

a) Erzeugen Sie mit dem Werkzeug "Kegelschnitt" fünf Punkte die etwa auf einem deformierten Kreis<br />

liegen. Es entsteht eine Ellipse 5 . Erzeugen Sie einen weiteren Punkt auf der Ellipse, den sie als<br />

Mittelpunkt für einen Kreis mit Radius 2 wählen.<br />

b) Aktivieren Sie den kreis und wählen Sie "Spur ein". Aktivieren Sie den Mittelpunkt und animieren Sie<br />

ihn mit der "+"-Taste. Die entstehende Figur kann als Bild eine räumlichen Objektes aufgefasst<br />

werden. Wie würden Sie diesen Körper beschreiben?<br />

………………………………………………………………………………………………………………………<br />

c) Das räumliche Objekt nennet man Torus. Nun noch eine Spielerei: Erzeugen Sie einen Punkt auf dem<br />

Kreis der eine Spur hinterlässt (Spur aus für den Kreis). Nun animieren Sie sowohl diesen Kreispunkt,<br />

als auch den Mittelpunkt. Interessant wird es, wenn der Kreispunkt schneller läuft (grössere<br />

schrittweite) als der Mittelpunkt. Die Spur lässt sich als Raumkurve (auf dem Torus) sehen.<br />

5 Liegen die fünf Punkte beliebig, so kann ausser einer Ellipse eine Parabel oder eine Hyperbel entstehen. Diese drei Kurven nennt<br />

man die Kegelschnitte. Sie entstehen, wenn man einen (Doppel-)Kegel mit einer Ebene schneidet.


10) Schieberegler<br />

Der Mond dreht um die Erde und diese um die Sonne. Wir stellen die Situation vereinfacht dar und<br />

wählen eigene Werte für die Grössenverhältnisse.<br />

a) Erzeugen sie einen "Kreis mit Mittelpunkt und Radius", wählen Sie Radius 5. Setzen Sie einen<br />

Kreispunkt, am besten "im Osten“. Wählen Sie "Schieberegler" und klicken sie an eine leere Stelle.<br />

Eine Dialogbox öffnet sich. Klicken Sie auf "Winkel" mit der Bezeichnung α, klicken Sie auf<br />

"Übernehmen". Der Schieberegler für α erscheint.<br />

Wählen Sie "Winkel mit fester Grösse " und klicken Sie auf den Kreispunkt dann auf den Mittelpunkt.<br />

Eine Dialogbox erscheint, die eine Zahl oder eine Variable erwartet. Wählen Sie α. Nun erscheint ein<br />

Kreispunkt, nennen Sie ihn Z. Mit dem Schieberegler kann man ihn auf dem Kreis bewegen. Man<br />

kann ihn auch animieren: Mit einem Rechtsklick auf den Schieberegler oder im Algebrafenster auf α<br />

öffnet sich das Kontextmenu. Dort aktivieren Sie "Animation ein". Unter "Eigenschaften" lässt sich die<br />

Art der Animation einstellen. Experimentieren Sie mit den verschiedenen Einstellungen, z. B.<br />

Zunehmend/Abnehmend/Wechselnd und mit Geschwindigkeit und Schrittweite.<br />

Die Animation lässt sich stoppen und starten mit den Symbolen im Graphikfenster unten links.<br />

b) Erzeugen Sie auf die gleiche Art um Z einen<br />

kleineren Kreis und einen weiteren<br />

Schieberegler für den Winkel β. P ist der<br />

abhängige Punkt auf diesem kleinen Kreis.<br />

Schalten Sie für P die Spur ein. Animieren Sie<br />

nun α und β.<br />

Experimentieren Sie mit unterschiedlichen<br />

Geschwindigkeiten und Richtungen.<br />

Wissen Sie, ob Erdbahn und Mondbahn<br />

gleichen Drehsinn haben?<br />

11) Calypso<br />

An der Herbstmesse findet man viele Bahnen, die unsern Körper durch die Lüfte schleudern oder<br />

sonst wie eigentümlichen Bewegungen aussetzen. Die Calypso ist einfach aufgebaut, aber die<br />

Bewegungen sind interessant. Auf einer schiefen, drehbaren Scheibe sind vier drehbare Kreuze<br />

montiert an deren Enden die Sitzgelegenheiten Montiert sind.<br />

Erzeugen Sie ein dynamisches Modell dieser Bahn und stellen Sie die Kurve dar (Spur 6 ), die eine<br />

Person durchläuft. Unten ist nur eines von vier Drehkreuzen eingezeichnet.<br />

6 Die eingestellten Geschwindigkeiten sind 2 und 2.8 bei einer Schrittweite von 1°.


12) Stangenkonstruktion<br />

a) "Bauen" Sie eine Stangenkonstruktion, bei der eine Kurbel k um einen Achsenpunkt M dreht und<br />

dadurch einen im Kurbelpunkt P angebrachten Stab mit fester (aber wählbarer) Länge d durch den<br />

Punkt S schleift. Erzeugen Sie den Kreis, P, k und S, dann einen Schieberegler d (Bereich von 0 bis<br />

20). Nun wählen Sie "Strahl durch zwei Punkte", nämlich P und S. Erzeugen Sie Q als Schnittpunkt<br />

des Kreises[P, d] und des Strahls. Erzeugen Sie die Strecke PQ und lassen sie die Hilfsobjekte<br />

verschwinden.<br />

b) Erzeugen Sie die Spur von Q und animieren Sie P (am einfachsten mit der + -Taste).Variieren Sie die<br />

Stablänge d, den Kreisradius und die Position des Punktes S. Was für Kurven entstehen? Skizzieren<br />

unten Sie einige! Gibt es eine, bei welcher Q eine fast gerade Strecke durchläuft?<br />

c) Nun lernen Sie ein sensationelles Werkzeug kennen! Wählen Sie "Ortslinie" und Klicken Sie auf Q,<br />

dann auf P. Die geduldig erzeugte Spur entsteht. Und nun der Hammer: Variieren Sie jetzt nochmals<br />

die Stablänge d, den Kreisradius und die Position des Punktes S. So macht es richtig Spass!<br />

Sehr wahrscheinlich finden Sie jetzt auch etwas schneller die Position, bei der Q tatsächlich eine fast<br />

gerade Strecke (senkrecht zu MS) durchläuft.<br />

d) Noch ein Werkzeug: Wählen Sie "Kontrollkästchen …" und klicken sie an eine leere Stelle. Eine<br />

Dialogbox öffnet sich. Wählen Sie eine sinnvolle Beschriftung und suchen Sie das Objekt<br />

Ortslinie[Q, P] in der Liste. Jetzt können Sie die Ortslinie beliebig ein- und ausschalten.


13) Peaucellier<br />

Mit der Entwicklung der Dampfkraft und vieler komplexer Maschinen richtete sich im Verlaufe der<br />

industriellen Revolution das Interesse der Techniker verstärkt auf die Übertragung kreisförmiger<br />

Bewegung in geradlinige Bewegung. Im Jahre 1864 veröffentlichte der französische General Charles-<br />

Nicolas Peaucellier eine Lösung, die exakt ist (im Unterschied etwa zu der in Aufgabe 12).<br />

Der sogenannte Inversor 7 besteht aus einer Kurbel der Länge r, vier kurzen Stäben der Länge s und<br />

zwei langen Stäben der Länge d. Alle Punkte sind Gelenke. A und B sind im Abstand r fixiert. Wird P<br />

bewegt, so beschreibt Q eine Gerade!<br />

a) Konstruieren Sie den Mechanismus wie unten dargestellt 8 . Beginnen Sie mit den drei Schiebereglern.<br />

b) Schalten Sie Spur ein für Q und animieren Sie P (mit der + - Taste). Q bewegt sich auf einer exakten<br />

Geraden!<br />

P darf nicht beliebige Positionen auf dem Kreis annehmen oder anders gesagt, der Winkel α = BAP<br />

darf aus mechanischen Gründen gewisse Werte nicht annehmen. Wählen Sie r = 3, s = 5 und d = 8<br />

und bestimmen Sie experimentell und durch Überlegung den unmöglichen Winkelbereich.<br />

Er beträgt: ……………………………<br />

(Bei dieser Einstellung sehen Sie auch das Problem der mechanischen Umsetzung: Die Belastung in<br />

der Gelenken kann sehr hoch sein.)<br />

c) Untersuchen Sie die Bahn von Q, wenn sich P nicht auf einem Kreis bewegt, sondern auf einer<br />

Geraden.<br />

Speichern Sie dazu das Dokument unter neuem Namen: 13c PeaucelierVorname und löschen Sie<br />

alles, ausser den Schiebereglern für s und d. Konstruieren Sie selbständig alles Weitere. Sie werden<br />

am Ende auch den Namen "Inversor" verstehen…<br />

Die Bahn von Q ist dann ……………………………………<br />

7<br />

Der Name Inversor kommt daher, dass die zugrunde liegende geometrische Idee von der "Inversion am Kreis" herrührt. Die "Inversion<br />

am Kreis" ist eine Abbildung des Kreisinnern auf das Kreisäussere.<br />

8<br />

Die Strecken sind im Bild angeschrieben mit s und d. Das können Sie weglassen, denn es ist etwas umständlich: Da s und d schon<br />

die Variablen für die Schieberegler sind kann man die Strecken nicht gleich anschreiben. Versucht man trotzdem die kurze Strecke in s<br />

umzubenennen, so ändert Geogebra alte s automatisch in s1 um. Man muss also ein Textfenster öffnen und "s" hineinschreiben und den<br />

Text von Hand platzieren. Schreibt man nur s, so wird der aktuelle Wert von s angezeigt.


14 ) Trigonometrische Funktionen<br />

In der Natur und im Alltag finden wir viele Prozesse, die sich in regelmässigen Abständen<br />

wiederholen: Herzschlag, Temperaturschwankungen während eines Tages, Drehen eines Rades,<br />

Schwingen eines Pendels, etc. Periodisch ablaufende Prozesse lassen sich graphisch darstellen mit<br />

Hilfe trigonometrischer Funktionen.<br />

a) Erstellen Sie einen Kreis mit Zentrum A(0/0) und Radius 1 (Einheitskreis) und einen Strahl auf der x-<br />

Achse von A nach B(7/0). Erzeugen Sie den Punkt C als Schnitt von Kreis und Strahl. Erzeugen Sie<br />

einen Schieberegler für einen Winkel α, tragen Sie den Winkel α von C aus auf dem Kreis ab (Winkel<br />

mit fester Grösse). Es erscheint automatisch ein Punkt C' auf dem Kreis. Erzeugen Sie den<br />

Kreisbogen zwischen C und C' (Kreisbogen mit Mittelpunkt zwischen zwei Punkten). Tragen Sie die<br />

Bogenlänge von A aus auf dem Strahl ab (Strecke mit fester Länge von Punkt aus). Färben Sie den<br />

Bogen und diese Strecke mit der gleichen Farbe. Konstruieren Sie nun eine Parallele zur x-Achse<br />

durch den Streckenendpunkt D und eine Parallele zur x-Achse durch C'. Der Schnittpunkt E hat nun<br />

die gleiche y-Koordinate wie C' (Per Definition ist dies der Sinuswert des Winkles α). Schalten Sie für<br />

E die Spur ein und animieren Sie a. Es entsteht eine Sinuskurve.<br />

Sichern Sie das Dokument unter dem Namen "14aTrigoVorname".<br />

Zur Kontrolle können Sie in der Eingabezeile den Befehl y = sin(x) eingeben. Geogebra zeichnet die<br />

Sinuskurve. Wenn Sie alles richtig gemacht haben decken sich die Spur und die Kurve.<br />

b) Der Cosinuswert des Winkles α ist per Definition die x-Koordinate von C'. Überlegen Sie sich, wie Sie<br />

die entsprechende Cosinuskurve konstruieren können. Tipp: Es genügt, einige Geraden zu<br />

konstruieren, insbesondere die erste Winkelhalbierende. Die Hilfslinien sind unten ausgeblendet.<br />

Sichern Sie das erweiterte Dokument unter dem Namen "14bTrigoVorname".<br />

c) Studieren Sie die Illustration auf der Titelseite Ihrer Formelsammlung und versuchen Sie, die<br />

Tangenskurve zu erzeugen. Sichern Sie das erweiterte Dokument unter dem Namen<br />

"14cTrigoVorname".


15) Werkzeuge erstellen: Zielscheibe, Pentagramm<br />

Geogebra liefert zwar sehr viele vordefinierte Werkzeuge, aber manchmal möchte man etwas ganz<br />

Spezielles. Auch das ist möglich mit "Neues Werkzeug erstellen". Bevor man aber das Werkzeug<br />

erstellen kann, muss eine Konstruktion vorhanden sein. Die unabhängigen Objekte können als<br />

Eingabeobjekte verwendet werden, die abhängigen als Ausgabeobjekte.<br />

a) Zuerst eine kleine Vorübung. Wir erstellen ein neues Werkzeug "Zielscheibe", das nach der Wahl von<br />

zwei Punkten, eine kleine Zielscheibe erzeugt.<br />

Erzeugen Sie einen "Kreis mit Mittelpunkt durch Punkt". Erzeugen Sie den Mittelpunkt zwischen den<br />

zwei Punkten und zwischen diesen nochmals die Mittelpunkte, dann ergänzen sie die "Zielscheibe"<br />

mit den drei inneren Kreisen. Blenden Sie Überflüssiges aus.<br />

Wählen Sie nun "Neues Werkzeug erstellen". Als Ausgabeobjekte wählen Sie die vier Kreise, als<br />

Eingabeobjekte die zwei Punkte. Als Name für das Werkzeug wählen Sie "Zielscheibe" und als<br />

Hilfetext: "Zentrum und Randpunkt". Klicken Sie auf "Fertigstellen". Achten Sie bei selbsterstellten<br />

Werkzeugen auf einen selbsterklärenden Namen und beim Hilfetext auf Eindeutigkeit.<br />

Nun erscheint das Werkzeug in der Werkzeugleiste. Wenn Sie das Werkzeug auswählen und zwei<br />

Punkte anklicken, so entsteht die ganze Zielscheibe!<br />

b) Wir erstellen ein neues Werkzeug "Pentagramm", das nach der Wahl von zwei Punkten (einer<br />

Diagonalen), ein Pentagramm erzeugt<br />

Die Diagonalen im Pentagon (regelmässiges Fünfeck) schneiden sich gegenseitig im goldenen<br />

Schnitt. Dieser Satz erlaubt uns die Konstruktion eines Pentagramms.<br />

Wie man eine Strecke im goldenen Schnitt teilt, entnehmen Sie folgender Konstruktion: S teilt AB im<br />

goldenen Schnitt (M ist Mittelpunkt von AB).<br />

Führen Sie diese Konstruktion aus und ergänzen Sie sie zu einem Pentagramm (fünfzackiger Stern,<br />

resp. die Diagonalen im Pentagon). Hinweis: Die Lage von A und B im fertigen Pentagramm sehen Sie<br />

in der Figur unten.<br />

Erstellen Sie nun das Werkzeug "Pentagramm" indem Sie A und B als Eingabeobjekte wählen und die<br />

fünf Strecken als Ausgabeobjekte. Formulieren Sie einen sinnvollen Hilfetext.


c) Mit diesem Werkzeug sollte es nun einfach sein, folgende Figur zu erzeugen. Beachten Sie: Wenn Sie<br />

z. B. zwischen P und Q ein Pentagramm einfügen, so liegt seine Spitze R genau in einem<br />

Kreuzungspunkt zweier Diagonalen des grösseren Pentagramms.<br />

!<br />

Nun noch ein paar Aufgaben, die nur mit Blatt und Stift gelöst werden:<br />

d) Eine Strecke ist im goldenen Schnitt geteilt, wenn der lange Teil zum kurzen sich gleich verhält, wie<br />

die ganze Strecke zum langen Teil.<br />

Das Verhältnis Majorant (langer Teil) zu Minorant (kurzer Teil) wird mit Φ (Phi) bezeichnet und beträgt:<br />

1+ 5<br />

Φ = .<br />

2<br />

Zeigen Sie durch eine entsprechende Rechnung, wie man diese Zahl findet.<br />

Hinweis: Wenn Sie als Einheit den längeren Teil wählen und die ganze Strecke mit x bezeichnen, so<br />

ergibt sich x = ……………<br />

e) Zeigen Sie durch eine entsprechende Rechnung, dass die Konstruktion in b) richtig ist.<br />

f) Vergleichen Sie die Flächeninhalte des kleinsten und des grössten Pentagramms in der Figur von c).<br />

Berechnen Sie den Anteil, des kleinsten am grössten (exakt und als gerundete Prozentzahl).

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