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Aufgabe:

Eine Pyramide hat eine quadratische Grundfläche mit den Eckpunkten \( \mathrm{A}(0|0| 0), \; \mathrm{B}(4|4| 0), \; \mathrm{C}(0|8| 0) \) und \( \mathrm{D}(-4|4| 0) \). Die Höhe der Pyramide beträgt 7.

a) Bestimmen Sie die Koordinaten der Spitze S und zeichnen Sie die Pyramide in ein geeignetes Koordinatensystem. (AFB I)

b) Berechnen Sie das Volumen der Pyramide mit den Mitteln der analytischen Geometrie. (AFB II)

c) Zeigen Sie mit den Mitteln der analytischen Geometrie, dass es sich bei der Grundfläche der Pyramide um ein Quadrat handelt. Erläutern Sie Ihr Vorgehen. (AFB III)


Problem/Ansatz:

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Deine Frage und Vorüberlegungen fehlen (wieder einmal). Sollen einfach Deine Hausaufgaben erledigt werden?

Schimpfe nicht so sehr mit dem Fragesteller. Bereits die Teilaufgabe a) ist nicht eindeutig lösbar. Von S können wir nur angeben, dass die z-Koordinate 7 oder -7 ist.

Die aufgabenstellende Lehrperson hat also schon beim ABF (Anforderungsbereich) 1 versagt.

a)

\( S(x\,|\,y\,|\pm 7) \)        worauf schon Abakus hingewiesen hat.

b)

Nimm ein Karopapier. Das sei die x-y-Ebene. Die Eckpunkte liegen darin. Zeichne die x- und y-Achse ein. Zeichne die Punkte A, B, C und D ein, wobei Du zu diesem Zweck deren erste beiden Koordinaten verwendest. Erkenne die Quadratseitenlänge von \( a=\sqrt{2} \cdot 4\), beispielsweise mit Pythagoras (a ist die Hypotenuse). Berechne daraus den Flächeninhalt der Grundfläche. Berechne daraus und mit der in der Aufgabenstellung angegebenen Höhe das Volumen der Pyramide, unter Anwendung der einschlägigen Volumenformel.

c)

Man könnte zeigen, dass

\( \overline{AB\vphantom{\big|}}=\overline{BC\vphantom{\big|}}=\overline{CD\vphantom{\big|}}=\overline{DA\vphantom{\big|}} \\\\ \land \quad \underbrace{\angle{(BAD)}}_{\normalsize\alpha\vphantom{\beta}} = \underbrace{\angle{(CBA)}}_{\normalsize\beta} = \underbrace{\angle{(DCB)}}_{\normalsize\gamma\vphantom{\beta}} = \underbrace{\angle{(ADC)}}_{\normalsize\delta} = 90^\circ\)

Erläutere dabei Dein Vorgehen (bspw. "Ein Viereck ist genau dann ein Quadrat, wenn ... und ...").

Wenn nicht von einer schiefen Pyramide gesprochen/geschrieben wird, darf der Schüler davon ausgehen, dass es sich um eine gerade Pyramide handeln soll.

Dürfen tut man noch viel. Man darf auch davon ausgehen, dass der Lehrmensch "gerade" sagt, wenn er "gerade" meint.

Deine Frage und Vorüberlegungen fehlen (wieder einmal). Sollen einfach Deine Hausaufgaben erledigt werden?

@nudger: Hat man hier doch Erfolg mit. Wozu also Aufwand betreiben? ;)

1 Antwort

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a) Bestimmen Sie die Koordinaten der Spitze S und zeichnen Sie die Pyramide in ein geeignetes Koordinatensystem.

S = [0, 4, 7]

Ich verwende gerne den folgenden Schrägbildzeichner

https://www.matheretter.de/rechner/schragbild?draw=punkt(0%7C0%7C0%20%22A%22)%0Apunkt(4%7C4%7C0%20%22B%22)%0Apunkt(0%7C8%7C0%20%22C%22)%0Apunkt(-4%7C4%7C0%20%22D%22)%0Apunkt(0%7C4%7C7%20%22S%22)%0A%0Adreieck(0%7C0%7C0%204%7C4%7C0%200%7C4%7C7)%7B999%7D%0Adreieck(4%7C4%7C0%200%7C8%7C0%200%7C4%7C7)%7B999%7D%0Adreieck(0%7C8%7C0%20-4%7C4%7C0%200%7C4%7C7)%7B999%7D%0Adreieck(-4%7C4%7C0%200%7C0%7C0%200%7C4%7C7)%7B999%7D&scale=10&pa=45&xy=1

b) Berechnen Sie das Volumen der Pyramide mit den Mitteln der analytischen Geometrie.

V = 1/3·(AB ⨯ AD)·AS = 1/3·([4, 4, 0] ⨯ [-4, 4, 0])·[0, 4, 7] = 224/3 ≈ 74.67 VE

c) Zeigen Sie mit den Mitteln der analytischen Geometrie, dass es sich bei der Grundfläche der Pyramide um ein Quadrat handelt. Erläutern Sie Ihr Vorgehen.

Es handelt sich um ein ebenes Viereck in der Ebene z = 0.

|AB| = |BC| = |CD| = |AD| = 4·√2 und AB·AD = 0

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