Auf dem Geobrett ist eine unregelmäßige Figur gespannt.
Der Abstand zwischen zwei benachbarten Stiften (sowohl waagerecht als auch senkrecht) beträgt genau \(1\,\text{cm}\). Ein kleines Quadrat aus \(1\,\text{cm} \times 1\,\text{cm}\) entspricht somit einem Flächeninhalt von \(1\,\text{cm}^2\).
a) Zerlege die Figur in ein Rechteck und vier rechtwinklige Dreiecke, um ihren Flächeninhalt zu bestimmen. Berechne den Gesamtflächeninhalt.
b) Bestimme den Flächeninhalt mithilfe der Ergänzungsmethode: Denke dir ein großes umschreibendes Rechteck um die Figur herum und ziehe die Flächeninhalte der Ecken ab. Zeige, dass du auf dasselbe Ergebnis kommst.

Denkanstöße
- Kannst du die Figur in einfachere Formen zerlegen, deren Flächeninhalt du leicht berechnen kannst?
- Welche bekannten geometrischen Formen (wie Rechtecke oder rechtwinklige Dreiecke) kannst du in der Figur erkennen?
- Wie berechnet man den Flächeninhalt eines rechtwinkligen Dreiecks, wenn man es sich als Hälfte eines Rechtecks vorstellt?
- Gibt es eine Möglichkeit, ein großes Rechteck um die gesamte Figur zu zeichnen und dann die überschüssigen Teile abzuziehen?
- Vergleiche die Ergebnisse beider Methoden. Kommt dasselbe heraus?
Lösung
1. Zerlegungsmethode:
- Das zentrale Rechteck hat eine Breite von \(3\,\text{cm}\) und eine Höhe von \(3\,\text{cm}\). Sein Flächeninhalt beträgt:
\(A_{\text{Rechteck}} = 3\,\text{cm} \cdot 3\,\text{cm} = 9\,\text{cm}^2\)
- Die beiden oberen rechtwinkligen Dreiecke haben jeweils eine Grundseite von \(2\,\text{cm}\) und eine Höhe von \(2\,\text{cm}\). Ihr Flächeninhalt beträgt jeweils:
\(A_{\text{Dreieck, oben}} = \frac{1}{2} \cdot 2\,\text{cm} \cdot 2\,\text{cm} = 2\,\text{cm}^2\)
- Die beiden unteren rechtwinkligen Dreiecke haben jeweils eine Grundseite von \(2\,\text{cm}\) und eine Höhe von \(1\,\text{cm}\). Ihr Flächeninhalt beträgt jeweils:
\(A_{\text{Dreieck, unten}} = \frac{1}{2} \cdot 2\,\text{cm} \cdot 1\,\text{cm} = 1\,\text{cm}^2\)
- Gesamtflächeninhalt durch Addition:
\(A_{\text{gesamt}} = 9\,\text{cm}^2 + 2 \cdot 2\,\text{cm}^2 + 2 \cdot 1\,\text{cm}^2 = 9 + 4 + 2 = 15\,\text{cm}^2\)
2. Ergänzungsmethode:
- Das umschreibende Rechteck hat eine Breite von \(7\,\text{cm}\) und eine Höhe von \(3\,\text{cm}\). Sein Flächeninhalt beträgt:
\(A_{\text{Rechteck, umschreibend}} = 7\,\text{cm} \cdot 3\,\text{cm} = 21\,\text{cm}^2\)
- Die nicht zur Figur gehörenden Ecken sind vier rechtwinklige Dreiecke:
- Zwei obere Dreiecke mit den Maßen \(2\,\text{cm} \times 2\,\text{cm}\) (Flächeninhalt jeweils \(2\,\text{cm}^2\)).
- Zwei untere Dreiecke mit den Maßen \(2\,\text{cm} \times 1\,\text{cm}\) (Flächeninhalt jeweils \(1\,\text{cm}^2\)).
- Gesamtflächeninhalt durch Subtraktion:
\(A_{\text{gesamt}} = 21\,\text{cm}^2 - (2 \cdot 2\,\text{cm}^2 + 2 \cdot 1\,\text{cm}^2) = 21 - 6 = 15\,\text{cm}^2\)
Beide Methoden führen zum gleichen Ergebnis von \(15\,\text{cm}^2\).
Antwort
Der Flächeninhalt der Figur beträgt bei beiden Methoden \(15\,\text{cm}^2\).