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Der Winkelsummensatz im Dreieck

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I. Datenvorspann:<br />

Seminar für das Lehramt an Gymnasien und Gesamtschulen<br />

Jülich<br />

Unterrichtsentwurf zum 5. Unterrichtsbesuch<br />

Studienreferendar: Tobias Bartels Email: T.Bartels83@gmx.de<br />

Schule: Kreisgymnasium Heinsberg<br />

Fach: Mathematik<br />

Datum: 19/02/2010<br />

Zeit: 10:20-11:05 (4. Stunde)<br />

Raum: R IVg<br />

Klasse/Kurs: 7g<br />

Fachlehrer: -----<br />

Fachleiterin:<br />

Hauptseminarleiter:<br />

II. Thema der Unterrichtsstunde: <strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> – Beweis des<br />

<strong>Winkelsummensatz</strong>es <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> in arbeitsgleichen<br />

Gruppen mit Hilfe der bekannten Winkelbeziehungen<br />

III. Stundenziel: Die Schüler sollen anhand der „Zerreißprobe“ (Anle-<br />

Teilziele:<br />

gen der Ecken des <strong>Dreieck</strong>s zu einem gestreckten<br />

Winkel) den <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> erkennen<br />

und anschließend den <strong>Winkelsummensatz</strong>es <strong>im</strong> Drei-<br />

eck in arbeitsgleichen Gruppen mit Hilfe der Winkel-<br />

beziehungen beweisen.<br />

Die Schülerinnen und Schüler sollen insbesondere<br />

TZ1 den <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> anhand der „Zerreißprobe“ (Anlegen<br />

der Ecken des <strong>Dreieck</strong>s zu einem gestreckten Winkel) erkennen/vermuten;<br />

TZ2 das grundsätzliche Vorgehen be<strong>im</strong> Beweisen eines mathematischen Satzes<br />

nachvollziehen (Text über den „Zahlenteufel“);<br />

TZ3 die Winkelbeziehungen als mögliche Bausteine be<strong>im</strong> Beweis des <strong>Winkelsummensatz</strong>es<br />

<strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> erkennen;<br />

TZ4 den <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> mithilfe der Winkelbeziehungen beweisen;<br />

1


TZ5 den Beweis präsentieren und erläutern bzw. die Lösung der anderen<br />

Gruppe nachvollziehen und verstehen;<br />

EZ1 den <strong>Winkelsummensatz</strong> für Vierecke durch Teilung eines Vierecks in zwei<br />

<strong>Dreieck</strong>e aufstellen;<br />

EZ2 den <strong>Winkelsummensatz</strong> für Fünfecke/Sechsecke durch Teilung eines Fünfecks/Sechsecks<br />

in drei/vier <strong>Dreieck</strong>e aufstellen;<br />

EZ3 den <strong>Winkelsummensatz</strong> für n-Ecke durch Teilung eines n-Ecks in n-2 <strong>Dreieck</strong>e<br />

aufstellen.<br />

IV. Die Unterrichtsreihe:<br />

Thema der Unterrichtsreihe: Geometrie<br />

Stellung der Stunde <strong>im</strong> Reihenkontext:<br />

• Winkelbeziehungen erkunden 1 – Nebenwinkel und<br />

Scheitelwinkel<br />

• Übungsaufgaben<br />

• Winkelbeziehungen erkunden 2 – Stufenwinkel und<br />

Wechselwinkel<br />

• Übungsaufgaben<br />

• Begründen mithilfe der Winkelbeziehungen (Sind<br />

zwei Geraden parallel?)<br />

• Begründen mithilfe der Winkelbeziehungen (Winkeldetektive,<br />

Parallelogramme untersuchen)<br />

• DER WINKELSUMMENSATZ IM DREIECK – BEWEIS DES<br />

WINKELSUMMENSATZES IM DREIECK IN ARBEITSGLEI-<br />

CHEN GRUPPEN MIT HILFE DER WINKELBEZIEHUNGEN<br />

• Winkelsummen in n-Ecken<br />

• Übungsaufgaben<br />

• <strong>Der</strong> Satz des Thales<br />

V. Didaktische und unterrichtsmethodische Entscheidungen<br />

Die Stunde beinhaltet das Erkennen bzw. die Vermutung sowie den Beweis des Winkelsum-<br />

mensatzes <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong><br />

1<br />

in arbeitsgleichen Gruppen mit Hilfe der Winkelbeziehungen. Die<br />

Winkelbeziehungen wurden in den vorangegangenen Stunden erarbeitet und eingeübt.<br />

Ziele und Aufgaben des Mathematikunterrichts in der Sekundarstufe I sind unter anderem<br />

mathematisches Wissen funktional und flexibel sowie begründete mathematische Urteile<br />

1<br />

<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> ist Bestandteil des Themas „Geometrie am <strong>Dreieck</strong>“ in Jahrgangsstufe 7 des<br />

schulinternen Lehrplans (G8). Voraussetzung sind Kenntnisse über die Winkelbeziehungen „Nebenwinkel“, „Scheitelwinkel“,<br />

Stufenwinkel“ und „Wechselwinkel“.<br />

2


abgeben zu können. 2 Die SuS sollen mathematische Gegenstände und Sachverhalte als<br />

geistige Schöpfung verstehen und weiterentwickeln, die Mathematik also als Struktur er-<br />

kennen. 3<br />

Diese Kompetenzen bilden sich bei der Auseinandersetzung mit konkreten Fragestellungen<br />

aus den Kernbereichen des Faches Mathematik heraus. Die zu erreichenden fachbezogenen<br />

Kompetenzen unterteilen sich in die prozessbezogenen und inhaltsbezogenen Kompeten-<br />

4<br />

zen. Die inhaltsbezogenen Kompetenzen enthalten neben den Kompetenzen „Funktionen“,<br />

„Arithmetik und Algebra“ und „Stochastik“ die Kompetenz „Geometrie“. Am Ende der Jahr-<br />

gangsstufe 7/8 soll diese Kompetenz unter anderem soweit vorhanden sein, dass die SuS<br />

neben dem Zeichnen von <strong>Dreieck</strong>en und Figuren auch Eigenschaften dieser <strong>Dreieck</strong>e bzw.<br />

Figuren erarbeiten und kennen. 5<br />

<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> in <strong>Dreieck</strong>en ist eine wichtige Er-<br />

kenntnis bzgl. der Eigenschaften eines <strong>Dreieck</strong>s und ist Voraussetzung zum Finden bzw.<br />

Beweisen von weiteren Eigenschaften (Winkelsummensätze) anderer Vielecke und eignet<br />

sich damit besonders um die geforderten inhaltsbezogenen Kompetenzen der „Geometrie“<br />

zu erlangen.<br />

Die prozessbezogenen Kompetenzen sind „Argumentieren / Kommunizieren“, „Problemlö-<br />

sen“, „Modellierern“ und „Werkzeuge“. Zum Beweis des <strong>Winkelsummensatz</strong>es <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong><br />

benötigen die SuS mehrere dieser prozessbezogenen Kompetenzen. Ein Beweis eines ma-<br />

thematischen Satzes erfordert ein hohes Maß an „innermathematischer Problemlösekompe-<br />

tenz“ und die Kompetenz des „Argumentierens/Kommunizierens“.<br />

Be<strong>im</strong> Beweis des <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> geht es vor allem darum, aus einigen Spe-<br />

zialfällen eine Verallgemeinerung auf alle <strong>Dreieck</strong>e zu beweisen. Besonders wichtig ist dabei<br />

die Zurückführung auf Bekanntes. Zu Beginn hat jeder SuS als vorbereitende Hausaufgabe<br />

ein <strong>Dreieck</strong> ausgeschnitten um möglichst viele Spezialfälle zu erhalten. Über die „Zerreiß-<br />

probe“ (Abreißen der Ecken des <strong>Dreieck</strong>s und Zusammenlegen zu einem gestreckten Win-<br />

kel) erkennen/vermuten die SuS anhand dieser Spezialfälle, dass die Winkelsumme <strong>im</strong><br />

<strong>Dreieck</strong> 180° beträgt. Die Zerreißprobe selbst kann in Einzelarbeit durchgeführt werden, da<br />

jeder über ein selbst erstelltes <strong>Dreieck</strong> verfügt. Das Aufstellen der Vermutung kann in Part-<br />

nerarbeit stattfinden, damit die SuS sich direkt über ihre Vermutung austauschen können.<br />

Die Vermutung wird an der Tafel fixiert. Mehreren SuS ist <strong>im</strong> Vorfeld be<strong>im</strong> Zeichnen und<br />

Winkelmessen bereits aufgefallen, dass die Winkelsumme 180° ergibt. Zur Selbstkontrolle<br />

be<strong>im</strong> Winkelmessen durften die SuS daher diese Entdeckung bereits nutzen, ohne aber eine<br />

Erklärung dazu erhalten zu haben (Winkelbeziehungen fehlten). Daher dient die Zerreißpro-<br />

be eher der Motivation, diese Spezialfälle zu verallgemeinern.<br />

<strong>Der</strong> Beweis beruht <strong>im</strong> Wesentlichen darauf, dass sich die Innenwinkel des <strong>Dreieck</strong>s be<strong>im</strong><br />

Einzeichnen einer parallelen Gerade zu einer Seite des <strong>Dreieck</strong>s durch den gegenüberlie-<br />

genden Punkt der Seite über Wechselwinkel zu einem gestreckten Winkel zusammenführen<br />

2 Vgl. Kernlehrplan Mathematik G8 S.11<br />

3 Vgl. Kernlehrplan Mathematik G8 S.11<br />

4 Vgl. Kernlehrplan Mathematik G8 S.11-12<br />

5 Vgl. Kernlehrplan Mathematik G8 S.34<br />

3


lassen. Die Begründung erfolgt dabei ausschließlich über die bereits bekannten Winkelbezie-<br />

hungen „Nebenwinkel“, „Scheitelwinkel“, „Stufenwinkel“ und „Wechselwinkel“. Das Vorge-<br />

hen bei einem innermathematischen Beweis, welchen die SuS selbst durchführen müssen,<br />

ist den SuS relativ neu. Daher ist es wichtig den SuS vorher klar zu machen, dass man sich<br />

bei einem Beweis <strong>im</strong>mer auf bereits Bekanntes zurückbeziehen muss. Dies soll schülerge-<br />

recht durch den kurzen Text über den „Zahlenteufel“ geschehen. Ein Beweis wird hier mit<br />

der Überquerung eines Flusses verglichen, der sehr breit ist. Um diesen Fluss zu überque-<br />

ren, können nur Steine <strong>im</strong> Fluss genutzt werden, die bereits sicher sind. Damit sind hier die<br />

bekannten Winkelbeziehungen gemeint. Die Erarbeitung des Vorgehens bei einem Beweis<br />

wird <strong>im</strong> Unterrichtsgespräch durchgeführt um alle SuS auf die bevorstehende Aufgabe vor-<br />

zubereiten.<br />

Die SuS sollen den Beweis möglichst selbstständig erarbeiten. Dies ist nicht von jedem ein-<br />

zelnen Schüler zu leisten. Daher wird die Think-Pair-Share-Methode 6 genutzt. Es soll ge-<br />

währleistet sein, dass möglichst jeder Schüler zumindest einige Grundgedanken oder Fragen<br />

zum Beweis des <strong>Winkelsummensatz</strong>es beisteuern kann. Daher muss sich jeder Schüler zu-<br />

nächst eigene Gedanken über einen möglichen Lösungsweg machen können (Think). An-<br />

schließend sollen sich die Schüler in Kleingruppen über ihre Lösungsvorschläge informieren<br />

und den Beweis gemeinsam zu Ende führen. Ebenso wird eine Präsentation auf Folie von<br />

den Gruppen vorbereitet (Pair). Die Pair-Phase in Gruppen ist hier gegenüber der Partner-<br />

oder Einzelarbeit besonders geeignet, da viele Ideen der einzelnen SuS zusammengetragen<br />

werden können, die zusammen letztlich zum Ziel führen sollen. Zudem ist die Schüleraktivi-<br />

tät bei dieser Sozialform sehr hoch. Die Erarbeitung in größeren Gruppen oder <strong>im</strong> Unter-<br />

richtsgespräch ist hier weniger geeignet, da hier die Schüleraktivität einzelner SuS zurück<br />

gehen könnte. Da sehr viele sehr starke aber auch viele schwächere SuS in der Klasse sind,<br />

wird die Gruppenwahl von vornherein vom L festgelegt, damit gewährleistet ist, dass die<br />

Gruppen homogen verteilt sind. Daraufhin werden die Lösungen notiert und den anderen<br />

Gruppen in der Share-Phase präsentiert und erläutert. Dies erfordert ein hohes Maß an „Ar-<br />

gumentations/Kommunikations“-Kompetenz. Die Lösung muss begründet und präsentiert<br />

werden. Hinzu kommen mehrschrittige Argumentationen 7<br />

, die besonders anspruchsvoll<br />

sind. Letztlich wird mit dieser Methode auch die Teamfähigkeit trainiert. Die anderen Grup-<br />

pen vollziehen den Beweis nach und bewerten die Lösung. Die Methode ist an geeigneten<br />

Stellen geübt worden, wird aber noch nicht sicher beherrscht. Zudem fällt es den schwäche-<br />

ren Schülern schwer, eine angemessene Präsentation zu erstellen. Da es sich um arbeits-<br />

gleiche Gruppen handelt, ist die Präsentation einer bis zwei Gruppen ausreichend.<br />

Während der gesamten Think-Pair-Share Phase steht den SuS ein Arbeitsblatt zur Verfü-<br />

gung, welches alle notwendigen Informationen zu den jeweiligen Phasen enthält. Dadurch<br />

hat das Arbeitsblatt eine zusätzliche Motivierungsfunktion und Aktivierungsfunktion . Ein<br />

6<br />

Vgl. [4] S.118ff<br />

7<br />

Vgl. Kernlehrplan Mathematik G8 S.33<br />

8<br />

Vgl. [4]<br />

4<br />

8


Arbeitsblatt aktiviert jeden Schüler persönlich, sich mit der Aufgabenstellung auseinander-<br />

zusetzen. Zudem kann sich jeder Schüler jeder Zeit die Ausgangssituation und Fragestel-<br />

lung vor Augen führen und bietet daher eine gute Zugangs- und Darstellungsmöglichkeit.<br />

Das schwierigste an dem Beweis des <strong>Winkelsummensatz</strong> ist zu erkennen, dass zu einer Sei-<br />

te des <strong>Dreieck</strong>s eine parallele Gerade durch den gegenüberliegenden Punkt des <strong>Dreieck</strong>s<br />

gezogen werden muss. Die Fortführung des Beweises dürfte einigen SuS nicht allzu schwer<br />

fallen, zumal die SuS den Beweis ab dieser Stelle bereits indirekt be<strong>im</strong> Best<strong>im</strong>men verschie-<br />

dener Winkel in den Übungsaufgaben geführt haben.<br />

Um den möglichen inhaltlichen Problemen dennoch gerecht zu werden, werden Tipps vorbe-<br />

reitet. Probleme bei der Lösung sollen die SuS benennen. Passend zu dem Problem erhalten<br />

die Gruppen vom Lehrer Lösungshilfen, die den Gruppen zur Verfügung gestellt werden<br />

können. Dadurch wird den Schülern eine Hilfestellung gegeben, die den Schülern nicht zu<br />

viel der Lösung verrät, jedoch genug Informationen zum jeweiligen Problem enthält, um mit<br />

der Lösung der Aufgabe fortzufahren. Dadurch ist gewährleistet, dass jede Gruppe zu einem<br />

Ergebnis kommen kann, ohne dass der Lehrer zu stark eingreifen muss. Bei speziellen Fra-<br />

gen steht aber auch weiterhin der Lehrer zur Verfügung.<br />

Da es schwierig ist, den Zeitaufwand für einen solchen Beweis einzuschätzen, werden mög-<br />

liche Eventualziele angefügt. Sollte die Erarbeitung und Präsentation des Beweises zum<br />

<strong>Winkelsummensatz</strong> schneller verlaufen als geplant (einigen SuS traue ich den Beweis in<br />

sehr kurzer Zeit zu), so besteht die Möglichkeit, dass sich die SuS bereits den Winkelsum-<br />

mensatz in Vierecken bis hin zu Vielecken erarbeiten. Eine sinnvolle Unterteilung in Teil-<br />

schritte ist aufgrund der Aufgabenstruktur (siehe AB: Zusatzaufgaben) gegeben, so dass<br />

hier mehrere Ausstiegsmöglichkeiten bestehen.<br />

Min<strong>im</strong>alziel der Stunde soll es sein, die Beweisidee verstanden zu haben. Eine genaue Aus-<br />

arbeitung des Beweises kann dann notfalls in der Hausaufgabe erfolgen.<br />

5


VI. Literatur:<br />

[1] Brandt, D. u.a.: Lambacher Schweizer 7 – Mathematik für Gymnasien (NRW), 1. Aufla-<br />

ge; Klett, Stuttgart, 2007<br />

[2] Lergenmüller, A.; Schmidt, G.: Mathematik Neue Wege 7 – Arbeitsbuch für Gymnasien,<br />

1. Auflage; Schroedel, Braunschweig, 2007<br />

[3] Klafki, W.: Perspektivenschema zur Unterrichtsplanung, 1980<br />

[4] Barzel, Bärbel; Büchter, Andreas; Leuders, T<strong>im</strong>o: Mathematik – Methodik, Handbuch für<br />

die Sekundarstufe I und II, Cornelsen Verlag, Berlin, 2007<br />

[5] http://www.sowi-<br />

online.de/methoden/dokumente/arbeitsblaetter_brettschneider.htm#kap2 , 06.01.2009<br />

[6] Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen: Kernlehrplan<br />

für das Gymnasium – Sekundarstufe I (G8) in Nordrhein-Westfalen - Mathematik,<br />

Düsseldorf, Stand: 1. Auflage 2007<br />

[7] Enzensberger, Hans Magnus: <strong>Der</strong> Zahlenteufel – Ein Kopfkissenbuch für alle, die Angst<br />

vor der Mathematik haben, 5. Auflage, Deutscher Taschenbuchverlag, München, 2003<br />

[8] Jansen, Herbert: Schulinterner Lehrplan (G8) des Kreisgymnasium Heinsberg, FK-<br />

Beschluss vom 02.06.2008<br />

[9] Mattes, Wolfgang: Methoden für den Unterricht, 2. Auflage, Schöningh Verlag, Pader-<br />

born, 2004<br />

IX. Materialanhang:<br />

mögliches Tafelbild, Arbeitsblätter, Folien, geplanter Stundenverlauf<br />

6


VIII. Mögliches Tafelbild:<br />

Vermutung:<br />

Die Winkelsumme in einem <strong>Dreieck</strong><br />

beträgt 180°.<br />

Hinweis: <strong>Der</strong> Beweis wird von den<br />

SuS auf Folie angefertigt.<br />

Beweisbausteine<br />

7<br />

Beweis:<br />

Zeichne eine parallele Gerade z.B.<br />

zur Strecke c durch den Punkt C.<br />

Winkel α und ε sind Wechselwinkel an<br />

parallelen Geraden.<br />

Winkel β und δ sind ebenfalls Wechselwinkel<br />

an parallelen Geraden.<br />

ε+γ+δ=180° (gestreckter Winkel)<br />

Somit auch α+β+γ=180°.


VII. Geplanter Stundenverlauf:<br />

PHASEN INHALTLICHE SCHWERPUNKTE / OPERATIONEN SOZIAL- und<br />

Einstieg / Motivation<br />

(TZ 1)<br />

Orientierung<br />

(TZ 2, 3)<br />

Orientierung<br />

Think-Phase<br />

(TZ 4)<br />

Erarbeitung<br />

Pair-Phase<br />

(TZ 4)<br />

Sicherung<br />

Share-Phase<br />

(TZ 5)<br />

Eventualphase<br />

(EZ 1, EZ 2)<br />

Eventualphase<br />

(EZ 3)<br />

Die SuS führen die „Zerreißprobe“ mit den zur Stunde<br />

erstellten <strong>Dreieck</strong>en durch.<br />

Dabei werden die drei Ecken des <strong>Dreieck</strong>s zu einem gestreckten<br />

Winkel zusammengelegt.<br />

Die SuS erkennen/vermuten, dass die Winkelsumme der<br />

Innenwinkel 180° beträgt.<br />

Die SuS lernen mithilfe des „Zahlenteufels“ altersgerecht<br />

das Prinzip eines Beweises kennen und wiederholen dabei<br />

die möglicherweise notwendigen Bausteine (hier:<br />

Winkelbeziehungen) des Beweises.<br />

Die SuS denken zunächst alleine über die Aufgabenstellung<br />

nach und versuchen erste Lösungsansätze aufzustellen<br />

oder Fragen zu notieren.<br />

Die Schüler erarbeiten in arbeitsgleichen Gruppen den<br />

Beweis zum <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong>.<br />

Die Gruppen präsentieren ihre Ergebnisse den anderen<br />

Gruppen. Die anderen Gruppen hören zu und sollen den<br />

Lösungsweg nachvollziehen und ggf. die Lösung ergänzen<br />

und bei Fehlern verbessern.<br />

Die SuS stellen einen <strong>Winkelsummensatz</strong> für Vierecke/Fünfecke/Sechsecke<br />

auf.<br />

Die SuS begründen, dass man durch den Term<br />

180° .<br />

(n-2) die Winkelsumme in jedem Vieleck mit n<br />

Ecken berechnen kann.<br />

HAUSAUFGABE ZUR STUNDE: ein beliebiges <strong>Dreieck</strong> ausschneiden<br />

HAUSAUFGABE ZUR NÄCHSTEN STUNDE: Je nach Fortschritt EZ1, EZ2 oder EZ3<br />

AKTIONSFORMEN<br />

UG / EA / PA <strong>Dreieck</strong>e<br />

aus Pappe,<br />

Folie, Tafel<br />

EA / UG<br />

8<br />

EA<br />

MEDIEN ANMERKUNGEN ZUM LERNPROZESS<br />

Arbeitsblatt,<br />

Tafel<br />

Arbeitsblatt<br />

GA Arbeitsblatt,<br />

Tipps<br />

SV<br />

Die SuS haben bereits be<strong>im</strong> Zeichnen verschiedener <strong>Dreieck</strong>e<br />

vermutet, dass die Winkelsumme <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> 180°<br />

beträgt. Zur Selbstkontrolle be<strong>im</strong> Messen der Innenwinkel<br />

<strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong> durfte dies bereits genutzt werden, aber wurde<br />

noch nicht bewiesen. Die Zerreißprobe dient daher nur zur<br />

Motivation bzw. zur Hinführung zum Beweis des <strong>Winkelsummensatz</strong>es<br />

<strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong>.<br />

Die SuS haben noch keine allgemeingültige Aussage<br />

selbstständig bewiesen. Daher ist eine allgemeine Hilfestellung<br />

zum grundsätzlichen Vorgehen notwendig.<br />

Jeder Schüler soll die Möglichkeit bekommen, die Ausgangssituation<br />

für sich zu verstehen und beginnt die Aufgabe<br />

zu strukturieren.<br />

Die Schüler sollen die Aufgaben selbstständig in ihren<br />

Gruppen erarbeiten. Bei Problemen sollen die Schüler diese<br />

benennen. Die Schüler erhalten für das jeweilige Problem<br />

Tipps, die sich die SuS nach Bedarf aufdecken können.<br />

Durch diese Hilfestellungen sollte es möglich sein, mit der<br />

Lösung der Aufgabe fortzufahren.<br />

Folie, Tafel Da es sich um arbeitsgleiche Gruppen handelt, reicht es,<br />

eine oder zwei Gruppen vortragen zu lassen.<br />

GA Arbeitsblatt Diese Phase dient der Hinführung zur Verallgemeinerung<br />

des <strong>Winkelsummensatz</strong>es für n-Ecke. <strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong><br />

für Vierecke/Fünfecke/Sechsecke lässt sich aus dem<br />

<strong>Winkelsummensatz</strong> für <strong>Dreieck</strong>e begründen.<br />

Eine Aufteilung in verschiedene Phasen lässt sich je nach<br />

verbliebener Zeit durchführen<br />

GA<br />

Arbeitsblatt Dieser Satz stellt die Verallgemeinerung für n-Ecke dar und<br />

lässt sich mit den bereits gefundenen Ergebnissen begründen.


<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong><br />

Notiere die Vermutung über die Winkelsumme in einem <strong>Dreieck</strong>.<br />

___________________________________________________________________________<br />

___________________________________________________________________________<br />

Für die Beispiele, die vorgestellt wurden, gilt die Vermutung bereits. Wichtig ist nun zu<br />

zeigen, dass die Vermutung für jedes beliebige <strong>Dreieck</strong> gilt.<br />

Einzelarbeit: Überlege zunächst alleine, wie du an den Beweis herangehen würdest.<br />

Gruppenarbeit: Tauscht euch untereinander aus und führt den Beweis zu Ende. Die unten<br />

stehende Skizze kann euch helfen. Schreibt auch einige Stichpunkte zum Beweis auf.<br />

Falls ihr keine Beweisidee findet oder ihr an einer Stelle nicht weiter kommt, holt euch einen<br />

passenden Tipp be<strong>im</strong> Lehrer am Pult ab. Bereitet eine Präsentation eures Beweises vor.<br />

Beweis: - _________________________________________________________________<br />

- _________________________________________________________________<br />

- _________________________________________________________________<br />

- _________________________________________________________________<br />

Präsentation: Stellt euren Beweis den anderen Gruppen vor.


Zusatzaufgabe:<br />

1.<br />

2.<br />

a. Begründe mithilfe der beiden Vierecke, warum jedes Viereck die gleiche<br />

Winkelsumme hat.<br />

b. Formuliere einen Satz über die Winkelsumme in einem Viereck.<br />

a. Best<strong>im</strong>me die Winkelsumme der inneren Winkel <strong>im</strong> Fünfeck und Sechseck unter<br />

Verwendung der unten stehenden Figuren.<br />

b. Formuliere einen Satz über die Winkelsumme in einem Fünfeck bzw. Sechseck.


3.<br />

a. Vervollständige die folgende Tabelle:<br />

Anzahl der<br />

Ecken der Figur<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

n ---<br />

Winkelsumme Winkelsumme : 180°<br />

b. Begründe, warum man mit dem Term 180° .<br />

(n-2) die Winkelsumme in jedem<br />

Vieleck mit n Ecken berechnen kann.


<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong> <strong>Dreieck</strong><br />

Beweis: - _________________________________________________________________<br />

- _________________________________________________________________<br />

- _________________________________________________________________<br />

- _________________________________________________________________


Die Zerrreißprobe<br />

Fällt euch etwas auf?


<strong>Der</strong> Zahlenteufel<br />

<strong>Der</strong> Zahlenteufel stellt, ähnlich wie wir es gemacht haben, eine<br />

Behauptung/Vermutung auf. Es entwickelt sich folgendes Gespräch:<br />

Aus: Enzensberger, Hans Magnus: <strong>Der</strong> Zahlenteufel – Ein Kopfkissenbuch für alle, die Angst<br />

vor der Mathematik haben, 3. Auflage, Deutscher Taschenbuchverlag, München, 2003,<br />

S. 218-220


Wir finden keinen Ansatz!<br />

��Hilfe 1<br />

<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong><br />

<strong>Dreieck</strong>�<br />

Hilfe 1<br />

Hilfe 1a<br />

Schaut euch nochmal die Aufgabe 2 „Bist du sicher“ auf S. 166 an.<br />

Erklärt euch die Aufgabe gegenseitig<br />

noch einmal mit eigenen Worten.<br />

Klärt dabei miteinander, wie ihr die<br />

Aufgabe verstanden habt und was<br />

euch noch nicht klar ist.


Wir haben uns die Aufgabe aus<br />

Hilfe 1 zwar angeschaut,<br />

kommen aber dennoch nicht<br />

weiter.<br />

��Hilfe 2<br />

<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong><br />

<strong>Dreieck</strong>�<br />

Hilfe 2<br />

Hilfe 1b<br />

Zeichnet eine parallele Gerade zu einer <strong>Dreieck</strong>sseite durch den<br />

gegenüberliegenden Eckpunkt.<br />

Lassen sich Winkel mit Hilfe der Winkelbeziehungen wiederfinden?<br />

Wie kann man mit dem<br />

Taschenrechner aus den gegebenen<br />

Punkten einen funktionalen<br />

Zusammenhang vermuten?


��Hilfe 3<br />

Wir haben jetzt eine<br />

parallele Gerade zu einer<br />

<strong>Dreieck</strong>sseite durch den<br />

gegenüberliegenden<br />

Eckpunkt gezeichnet.<br />

Wir können aber keine<br />

Winkelbeziehungen<br />

feststellen.<br />

<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong><br />

<strong>Dreieck</strong>�<br />

Hilfe 3<br />

Schaut euch nochmals die Winkelbeziehungen auf S. 164 an und<br />

vergleicht nochmals mit eurer Lösung der Aufgabe 2 „Bist du sicher“<br />

auf S. 166.<br />

Hilfe 1c<br />

Denkt noch mal über die letzten<br />

Stunden nach, wie dort ein<br />

funktionaler Zusammenhang vermutet<br />

und anschließend die Funktion<br />

best<strong>im</strong>mt würde.


��Hilfe 4<br />

<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong><br />

<strong>Dreieck</strong>�<br />

Begründe mit<br />

Hilfe 4<br />

Wie hängt der Winkel<br />

Hilfe der Winkelbeziehungen!<br />

Hilfe 2<br />

Notiert die Funktion, die den<br />

Zusammenhang zwischen<br />

Geschwindigkeit und Verbrauch<br />

angibt. Überlegt mittels Graphen<br />

welchem Punkt der<br />

Geschwindigkeit mit dem<br />

niedrigsten Benzinverbrauch<br />

entspricht.<br />

α und ε bzw. β und δ zusammen?


��Hilfe 5<br />

<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong><br />

<strong>Dreieck</strong>�<br />

Hilfe 5<br />

Wie groß ist die Summe<br />

Hilfe 3<br />

Welche Aussage könnt ihr über die<br />

Steigung des Graphen in dem zu<br />

best<strong>im</strong>menden Punkt machen.<br />

ε + γ + δ ? Begr


��Hilfe 6<br />

<strong>Der</strong> <strong>Winkelsummensatz</strong> <strong>im</strong><br />

<strong>Dreieck</strong>�<br />

�<br />

Hilfe 6<br />

Wenn ε + γ + δ = 180°, wie gro<br />

Hilfe der Winkelbeziehungen!<br />

Hilfe 4<br />

Erinnert euch an die<br />

Differentialrechnung. Welche<br />

anschauliche Bedeutung hat die<br />

Ableitung einer Funktion.<br />

ß ist dann

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