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Das Quadrat ABCDABCD mit dem Diagonalenschnittpunkt MM ist die Grundfläche des geraden Prismas ABCDEFGHABCDEFGH mit der Höhe [AE][AE]. Der Schnittpunkt der Diagonalen [EG][EG] und [FH][FH] des Quadrats EFGH EFGH ist der Punkt N N.

Es gilt AB=7 cm;    AE=9 cm\overline{AB}=7 \ \text{cm};\;\;\overline{AE}=9\ \text{cm}.

Runden Sie im Folgenden auf zwei Stellen nach dem Komma.

  1. Zeigen Sie, dass für die Länge der Strecke [AC][AC] gilt: AC=9,90 cm\overline{AC}=9{,}90\ \text{cm}.

    Zeichnen Sie sodann das Schrägbild des Prismas ABCDEFGHABCDEFGH, wobei die Strecke AC\overline{AC} auf der Schrägbildachse und der Punkt AA links vom Punkt CC liegen soll.

    Für die Zeichnung gilt: q=12;    ω=45q=\frac12;\;\;\omega=45^\circ

  2. Berechnen Sie die Länge der Strecke [CN] [CN] sowie das Maß des Winkels CNGCNG.

    [Ergebnis: CNG=61,19\sphericalangle CNG=61{,}19^\circ]

  3. Die Punkte PnP_n liegen auf der Strecke [CN].[CN]. Die Winkel PnENP_nEN haben das Maß φ\varphi mit φ]  0;  42,27]\varphi\in\rbrack\;0;\;42{,}27^\circ\rbrack. Die Punkte PnP_n sind zusammen mit den Punkten NN und EE die Eckpunkte von Dreiecken PnNEP_nNE.

    Zeichnen Sie das Dreieck P1NEP_1NE für φ=38\varphi=38^\circ in das Schrägbild zu Teilaufgabe a) ein und begründen Sie sodann die obere Intervallgrenze für φ\varphi.

  4. Zeigen Sie durch Rechnung, dass für die Länge der Strecken [NPn][NP_n] in Abhängigkeit von φ\varphi gilt:

  5. Die Punkte PnP_n sind die Spitzen von Pyramiden EFHPnEFHP_n mit den Höhen [PnTn][P_nT_n], deren Fußpunkte TnT_n auf der Strecke [EG] [EG] liegen.

    Zeichnen die Pyramide EFHP1EFHP_1 und ihre Höhe [P1T1][P_1T_1] in das Schrägbild zu Teilaufgabe a) ein und ermitteln Sie sodann rechnerisch das Volumen VV der Pyramiden EFHPnEFHP_n in Abhängigkeit von φ\varphi.

    [Teilergebnis: PnTn(φ)=4,34sin(φ)sin(φ+118,81) cm\overline{P_nT_n}(\varphi)=\dfrac{4{,}34\cdot\sin\left(\varphi\right)}{\sin\left(\varphi+118{,}81^\circ\right)}\ \text{cm}]

  6. Die Punkte PnP_n sind auch die Spitzen von Pyramiden ABCDPnABCDP_n.

    Für die Pyramiden EFHP2EFHP_2 und ABCDP2ABCDP_2 gilt:

    Berechnen Sie den zugehörigen Wert für φ\varphi.