Der Winkelsummensatz im Dreieck
Der Winkelsummensatz im Dreieck
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