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Parallel und senkrecht

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Gegeben sind die Punkte \(A(2|2)\), \(B(9|2)\), \(C(9|7)\) und \(D(2|7)\). Durch diese Punkte werden die Geraden \(AB\), \(BC\), \(CD\) und \(DA\) festgelegt. Zeichne die Punkte in ein Koordinatensystem ein und untersuche, welche dieser Geraden parallel zueinander verlaufen und welche senkrecht aufeinander stehen.

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie die Geraden im Koordinatensystem liegen (waagerecht oder senkrecht). - Wie kannst du mit deinem Geodreieck prüfen, ob zwei Linien einen rechten Winkel bilden? - Was bedeutet es für den Abstand zwischen zwei Linien, wenn sie parallel sind?

Lösung

1. Zeichnen der Punkte \(A, B, C, D\) und der Geraden \(AB, BC, CD, DA\) in ein Koordinatensystem. 2. Bestimmung der Lage: Die Geraden \(AB\) und \(CD\) verlaufen horizontal (waagerecht), während die Geraden \(BC\) und \(DA\) vertikal (senkrecht) verlaufen. 3. Vergleich der Geraden: Da \(AB\) und \(CD\) beide waagerecht sind, gilt \(AB \parallel CD\). Da \(BC\) und \(DA\) beide senkrecht verlaufen, gilt \(BC \parallel DA\). 4. Da waagerechte und senkrechte Linien im Koordinatensystem immer einen Winkel von \(90^\circ\) bilden, stehen die jeweils benachbarten Geraden senkrecht aufeinander: \(AB \perp BC\), \(BC \perp CD\), \(CD \perp DA\) und \(DA \perp AB\).

Antwort

Parallel sind: \(AB \parallel CD\) und \(BC \parallel DA\). Senkrecht stehen: \(AB \perp BC\), \(BC \perp CD\), \(CD \perp DA\) und \(DA \perp AB\).
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In einem Koordinatensystem sind die Punkte \(P(1|1)\), \(Q(8|1)\), \(R(10|5)\) und \(S(3|5)\) gegeben. Betrachte die Geraden \(PQ\), \(QR\), \(RS\) und \(SP\). Welche dieser Geraden sind parallel zueinander? Überprüfe auch, ob es Geraden gibt, die senkrecht aufeinander stehen.

Denkanstöße

- Achte beim Zeichnen darauf, dass du die Punkte genau an den Gitterkreuzungen einträgst. - Schau dir an, wie viele Kästchen man von einem Punkt zum nächsten nach rechts und nach oben gehen muss. - Benutze die Mittellinie deines Geodreiecks, um auf Senkrechtstehen zu prüfen.

Lösung

1. Eintragen der Punkte \(P, Q, R, S\) und Zeichnen der Geraden. 2. Analyse der waagerechten Geraden: \(PQ\) liegt auf der Höhe \(y=1\) und \(RS\) auf der Höhe \(y=5\). Da beide waagerecht verlaufen, sind sie parallel zueinander (\(PQ \parallel RS\)). 3. Analyse der schrägen Geraden: Die Gerade \(SP\) steigt um \(4\) Einheiten nach oben bei \(2\) Einheiten nach rechts. Die Gerade \(QR\) steigt ebenfalls um \(4\) Einheiten nach oben bei \(2\) Einheiten nach rechts. Somit sind auch diese parallel zueinander (\(QR \parallel SP\)). 4. Überprüfung der Winkel: Mit dem Geodreieck wird festgestellt, dass an den Schnittpunkten keine rechten Winkel (\(90^\circ\)) vorliegen. Es gibt also keine senkrechten Geraden.

Antwort

Parallel sind: \(PQ \parallel RS\) und \(QR \parallel SP\). Senkrecht steht keine der Geraden auf einer anderen.
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Gegeben sind die Punkte \(C(120|450)\) und \(D(120|800)\). Diese Punkte liegen auf einer Geraden \(g\). Begründe, warum die Gerade \(g\) parallel zur \(y\)-Achse verläuft.

Denkanstöße

- Schau dir die beiden Zahlen in den Klammern genau an. Welche davon ist bei beiden Punkten gleich? - Was bedeutet es für die Lage eines Punktes im Koordinatensystem, wenn sich nur der zweite Wert (der Hochwert) ändert? - Stell dir vor, du zeichnest die Punkte in ein Koordinatensystem ein. Wie liegen sie übereinander?

Lösung

1. Vergleich der \(x\)-Koordinaten (Rechtswerte) beider Punkte: Der Wert ist für \(C\) und \(D\) identisch (\(120\)). 2. Da die \(x\)-Koordinate für alle Punkte auf der Geraden gleich bleibt, ändert sich nur die vertikale Position (der Hochwert). 3. Eine Gerade, bei der alle Punkte denselben Abstand zur \(y\)-Achse haben, verläuft parallel zu dieser Achse.

Antwort

Die Gerade \(g\) ist parallel zur \(y\)-Achse, weil beide Punkte \(C\) und \(D\) dieselbe \(x\)-Koordinate (\(120\)) besitzen. Das bedeutet, dass alle Punkte auf der Geraden den gleichen seitlichen Abstand zur \(y\)-Achse haben.
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Betrachte die drei Punkte \(P(15|30)\), \(Q(45|30)\) und \(R(45|60)\). Die Gerade durch zwei dieser Punkte verläuft parallel zur \(x\)-Achse. Identifiziere das Punktepaar und erkläre deine Wahl mithilfe der Koordinaten.

Denkanstöße

- Woran erkennst du an den Koordinaten, dass zwei Punkte auf der exakt gleichen Höhe liegen? - Überlege, welche Koordinate den Abstand zur \(x\)-Achse angibt. - Vergleiche die Punkte paarweise: \(P\) mit \(Q\), \(Q\) mit \(R\) und \(P\) mit \(R\).

Lösung

1. Untersuchung der \(y\)-Koordinaten (Hochwerte): \(P\) und \(Q\) haben beide den Wert \(30\). 2. Untersuchung der \(x\)-Koordinaten (Rechtswerte): \(Q\) und \(R\) haben beide den Wert \(45\). 3. Definition: Eine Gerade ist parallel zur \(x\)-Achse, wenn alle ihre Punkte denselben Hochwert (\(y\)-Koordinate) haben. 4. Ergebnis: Das Paar \(P\) und \(Q\) erfüllt diese Bedingung, da beide Punkte auf der Höhe \(30\) liegen.

Antwort

Die Gerade durch die Punkte \(P\) und \(Q\) verläuft parallel zur \(x\)-Achse. Begründung: Beide Punkte haben dieselbe \(y\)-Koordinate (\(30\)), liegen also auf derselben horizontalen Linie.
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Ein Rechteck \(ABCD\) hat die Eckpunkte \(A(10|10)\), \(B(60|10)\), \(C(60|40)\) und \(D(10|40)\). Betrachte die Seite \(CD\), die durch die Punkte \(C\) und \(D\) begrenzt wird. Verläuft diese Seite parallel zur \(x\)-Achse oder parallel zur \(y\)-Achse? Begründe deine Antwort.

Denkanstöße

- Konzentriere dich nur auf die Punkte \(C\) und \(D\). Welche Koordinate ist bei ihnen gleich? - Wenn zwei Punkte denselben Hochwert haben, liegen sie dann nebeneinander oder übereinander? - Welche Achse im Koordinatensystem verläuft ebenfalls waagerecht?

Lösung

1. Notieren der Koordinaten der relevanten Punkte: \(C(60|40)\) und \(D(10|40)\). 2. Vergleich der Koordinatenwerte: Die \(y\)-Koordinaten (Hochwerte) sind bei beiden Punkten gleich (\(40\)). 3. Geometrische Interpretation: Da der Hochwert den vertikalen Abstand zur \(x\)-Achse angibt und dieser bei beiden Punkten identisch ist, verläuft die Verbindungslinie waagerecht. 4. Schlussfolgerung: Die Seite \(CD\) verläuft somit parallel zur \(x\)-Achse.

Antwort

Die Seite \(CD\) verläuft parallel zur \(x\)-Achse. Dies liegt daran, dass beide Punkte \(C\) und \(D\) die gleiche \(y\)-Koordinate (\(40\)) haben und somit den gleichen Abstand zur \(x\)-Achse aufweisen.
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Gegeben sind die drei Punkte \(P(2|2)\), \(Q(7|2)\) und \(R(2|5)\). a) Wenn man diese Punkte in der Reihenfolge \(P-Q-R-P\) verbindet, welche geometrische Figur entsteht? b) Begründe ohne Zeichnung, warum diese Figur einen rechten Winkel besitzt. An welchem Punkt liegt dieser Winkel?

Denkanstöße

- Was fällt dir an den Zahlenwerten der Koordinaten von \(P\) und \(Q\) auf? Und bei \(P\) und \(R\)? - Was bedeutet es für die Lage einer Strecke im Koordinatensystem, wenn die \(y\)-Werte gleich sind? - Wie stehen die Gitterlinien eines Koordinatensystems zueinander?

Lösung

1. Die Verbindung der drei Punkte ergibt ein Dreieck. 2. Die Strecke \(PQ\) verläuft waagerecht, da beide Punkte den gleichen \(y\)-Wert (\(2\)) haben. 3. Die Strecke \(PR\) verläuft senkrecht, da beide Punkte den gleichen \(x\)-Wert (\(2\)) haben. 4. Da eine waagerechte und eine senkrechte Linie im Koordinatensystem immer einen Winkel von \(90^\circ\) bilden, ist das Dreieck rechtwinklig. 5. Der rechte Winkel liegt am gemeinsamen Punkt \(P\), da dort die waagerechte und die senkrechte Seite zusammentreffen.

Antwort

a) Es entsteht ein Dreieck (genauer: ein rechtwinkliges Dreieck). b) Die Strecke \(PQ\) ist waagerecht (gleicher \(y\)-Wert) und die Strecke \(PR\) ist senkrecht (gleicher \(x\)-Wert). Waagerechte und senkrechte Linien stehen senkrecht aufeinander. Der rechte Winkel liegt am Punkt \(P\).
4187775
Gegeben sind die vier Punkte \(K(1|1)\), \(L(5|3)\), \(M(3|7)\) und \(N(1|6)\). Untersuche die Geraden \(KL\), \(LM\), \(MN\) und \(NK\) auf Parallelität und Orthogonalität (Senkrechtstehen).

Denkanstöße

- Diese Figur liegt „schräg“ im Gitter. Nutze dein Geodreieck besonders sorgfältig. - Um Parallelität zu prüfen, kannst du die parallelen Hilfslinien auf deinem Geodreieck verwenden. - Prüfe an jedem Eckpunkt der Figur, ob dort die Kanten genau wie die Ecke eines Blattes Papier (rechter Winkel) aufeinandertreffen.

Lösung

1. Zeichnen des Koordinatensystems und der Geraden durch die Punkte \(K(1|1), L(5|3), M(3|7), N(1|6)\). 2. Untersuchung der Parallelität: Die Gerade \(KL\) steigt um \(2\) Einheiten bei \(4\) Einheiten nach rechts. Von \(N\) nach \(M\) steigt die Gerade \(MN\) um \(1\) Einheit bei \(2\) Einheiten nach rechts. Beide Geraden haben somit dasselbe Steigungsverhältnis, und es gilt \(KL \parallel MN\). 3. Untersuchung der Senkrechten: Mit dem Geodreieck lässt sich prüfen, dass die Gerade \(LM\) senkrecht auf \(KL\) steht (\(KL \perp LM\)). Da \(KL\) und \(MN\) parallel sind, muss \(LM\) auch senkrecht auf \(MN\) stehen (\(LM \perp MN\)). 4. Die Gerade \(NK\) verläuft senkrecht im Koordinatensystem (\(x=1\)), bildet aber mit keiner der anderen Geraden einen rechten Winkel und ist zu keiner parallel.

Antwort

Parallel sind: \(KL \parallel MN\). Senkrecht stehen: \(KL \perp LM\) und \(LM \perp MN\).

Alle Aufgaben dürfen für Schule und Nachhilfe (auch im Rahmen bezahlter Nachhilfe) kostenlos genutzt, kopiert und ausgedruckt werden. Nicht gestattet sind kommerzielle Bearbeitungen sowie die Veröffentlichung oder Weiterverbreitung im Internet.