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Aufgabe 2: Sightseeing in Paris 1 - Der Louvre

Nutze für diese Aufgabe das Arbeitsblatt „Pyramiden verknüpfen“.

Glaspyramide im Innenhof des Louvre.

Du machst mit deiner Familie Urlaub in Paris und besichtigst einige Sehenswürdigkeiten. Zuerst nehmt ihr an einer Führung durch das berühmte Museum Louvre teil. Das nebenstehende Bild zeigt die im Innenhof des Louvre stehende Glaspyramide mit quadratischer Grundfläche.

Während eurer Führung durch das Museum stellt eine Touristin folgende Frage: „Wie lang sind die Edelstahlträger an den Seitenkanten der Pyramide?" Der Touristenführer weiß nur, dass die Pyramide 21 Meter hoch ist.

a) Beurteile, ob diese Angabe genügt, um die Länge eines Stahlträgers zu berechnen. Falls dem nicht so ist, gib Größen an, die zusätzlich benötigt werden.

b) Ein anderer Tourist findet im Internet eine Angabe zur Seitenlänge der quadratischen Grundfläche von 35 Metern. Berechne mithilfe der gegeben Größen die Länge eines Stahlträgers an der Seitenkante der Pyramide.

Zeichne zur Veranschaulichung eine passende Pyramide auf dein Arbeitsblatt.

Du kannst zur Berechnung der gesuchten Seite den Satz des Pythagoras beliebig oft anwenden.

Überlege dir Hilfsdreiecke innerhalb der Pyramide, in denen du den Satz des Pythagoras anwenden kannst.

Im nachstehenden GeoGebra-Applet kannst du dir durch das Anklicken der einzelnen Boxen mögliche Hilfsdreiecke anzeigen lassen.

Gegeben sind die Höhe der Pyramide mit $h=21~\mathrm{m}$ und die Seitenlänge der Grundfläche mit $a=35~\mathrm{m}$. Du kannst verschiedene Kombinationen an Hilfsdreiecken nutzen, um die Länge eines Stahlträgers zu bestimmen. Im Folgenden zeigen wir eine dieser Möglichkeiten.

Zunächst berechnen wir Diagonalenlänge $d_a$ der Pyramidengrundfläche mit Hilfe des Satzes des Pythagoras: $\begin{align} & & (35~\mathrm{m})^2+ (35~\mathrm{m})^2 &=d_a^2 & &\mid \text{Termumformung}\\ \Leftrightarrow & & 2450~\mathrm{m}^2 &=d_a^2 & &\mid \sqrt{} \\ \Leftrightarrow & & \sqrt{2450~\mathrm{m}^2} &=d_a & &\mid \text{Termumformung}\\ \Leftrightarrow & & 49{,}50~\mathrm{m} &=d_a & & \end{align}$

Dann wird die Länge der Hälfte der Diagonale $d_a = 49{,}50~\mathrm{m}$ berechnet: $\begin{align} \frac{d_a}{2} = \frac{49{,}50~\mathrm{m}}{2} = 24{,}75~\mathrm{m} \end{align}$

Daraufhin

Die Länge eines Stahlträgers der Pyramide beträgt etwa $32{,}46~\mathrm{m}^2$.

c) Ebenfalls kam die Frage auf, wie viele Quadratmeter Glasfläche die Reinigungsfirma von außen putzen muss. Beantworte die Frage durch mathematische Rechnungen.

Die Größe der Glasfläche entspricht der Mantelfläche der Pyramide.

Du kannst die berechnete Länge eines Stahlträgers aus b) verwenden und damit in einem geeigneten Hilfsdreieck die Seitenhöhe der Pyramide bestimmen.

Eine Glaswand besitzt eine Fläche von etwa $27{,}34~\mathrm{m}^2$. Die gesamte Glasfläche der Pyramide beträgt demnach rund $109{,}34~\mathrm{m}^2$.

d) Erkennst du in deiner Rechnung aus b) und c) verschiedene Teilschritte? Markiere und benenne sie in deinen Aufzeichnungen.

Checkliste zur Bestimmung der Mantelfläche

In Aufgabe 4 hast du bereits eine Möglichkeit zur Bestimmung der Mantelfläche einer Pyramide erkundet.

In dem folgenden Applet wird die allgemeine Vorgehensweise noch einmal zusammengefasst. Bringe die einzelnen Teilschritte in die richtige Reihenfolge und übertrage die Checkliste anschließend auf dein Arbeitsblatt.