Geometrie
Mittelsenkrechte, Winkelhalbierende und Abbildungen
Konstruieren mit Zirkel und Geodreieck: zwei Grundkonstruktionen und die drei Abbildungen Achsenspiegelung, Punktspiegelung und Verschiebung.
Benötigte Grundlagen
Diese Themen kommen in diesem Kapitel vor und wurden vorher schon erklärt. Wenn dir eines davon unsicher vorkommt, frisch es kurz auf, sonst leg direkt los.
Einführung
Wo baut man einen Brunnen, der von zwei Dörfern gleich weit entfernt ist? Und wie faltet man einen exakt in zwei gleiche Hälften? Beide Fragen beantworten zwei berühmte Konstruktionen, die seit über 2000 Jahren nur mit Zirkel und Lineal auskommen: die Mittelsenkrechte und die Winkelhalbierende.
Das kannst du nach diesem Kapitel
die Mittelsenkrechte einer Strecke mit Zirkel und Lineal konstruieren.
die Winkelhalbierende eines konstruieren.
die Abstandseigenschaften beider Linien erklären und anwenden.
die Konstruktionen auch mit dynamischer Geometriesoftware (z. B. GeoGebra) durchführen.
eine Figur mit Zeichengeräten an einer Achse und an einem Punkt spiegeln sowie verschieben.
begründen, warum die Spiegelachse die Mittelsenkrechte jeder Strecke ist.
an einer Figur erkennen, ob sie achsensymmetrisch oder punktsymmetrisch ist, und die Achse bzw. das Zentrum einzeichnen.
Die Mittelsenkrechte
Die Mittelsenkrechte einer Strecke steht senkrecht auf der Strecke und geht durch ihren Mittelpunkt.
Konstruktion mit dem Zirkel:
- Zirkel in einstechen, größer als die halbe Strecke wählen, je einen Bogen ober- und unterhalb schlagen.
- Mit demselben Radius von aus zwei Bögen schlagen.
- Die beiden Schnittpunkte der Bögen verbinden, fertig ist die Mittelsenkrechte.
Die besondere Eigenschaft, und sie gilt in beide Richtungen: Ein Punkt liegt genau dann auf der Mittelsenkrechten, wenn er von und gleich weit entfernt ist.
Die eine Richtung ist schnell klar: Liegt auf , dann ist von und gleich weit entfernt, steht ja senkrecht auf der Mitte, links und rechts sieht alles gleich aus.
Für die Konstruktion brauchst du aber die andere Richtung: Ist ein Punkt von und gleich weit entfernt, muss er dann auch auf liegen? Ja, und das kannst du mit einem begründen, das du kennst. Wegen ist das Dreieck gleichschenklig mit der Basis . Ein gleichschenkliges Dreieck ist achsensymmetrisch, genau das hast du im vorigen Kapitel am Faltbild gesehen, als es um die Basiswinkel ging. Seine Symmetrieachse verläuft durch die Spitze und durch die Mitte der Basis, senkrecht auf ihr. Das ist genau die Mittelsenkrechte. Also liegt darauf.
Erst damit funktioniert die Konstruktion: Die beiden Bogen-Schnittpunkte haben von und von denselben Abstand, den Zirkelradius. Nach der eben begründeten Richtung liegen sie deshalb beide auf der Mittelsenkrechten. Und durch zwei Punkte geht genau eine Gerade.
Warum diese Unterscheidung wichtig ist: „Jeder Punkt auf ist gleich weit entfernt" allein würde nicht genügen. Daraus folgt nämlich noch nicht, dass jeder gleich weit entfernte Punkt auch auf liegen muss, genauso wenig, wie aus „jeder Hund ist ein Säugetier" folgt, dass jedes Säugetier ein Hund ist. Erst die zweite Richtung macht aus der Eigenschaft ein Konstruktionsverfahren.
Warum der Radius größer als die halbe Strecke sein muss
Diese Bedingung in Schritt 1 wird oft überlesen, ist aber entscheidend.
Stell dir vor, du wählst den Radius kleiner als die halbe Strecke: Dann reichen die Bögen um und die Bögen um nicht bis zur Mitte, sie treffen sich nie, und du bekommst keine Schnittpunkte.
Bei genau der halben Strecke berühren sich die Bögen in einem einzigen Punkt (dem Mittelpunkt). Ein Punkt legt aber noch keine Gerade fest.
Erst ein größerer Radius liefert zwei Schnittpunkte, und durch zwei Punkte geht genau eine Gerade.
Wozu man die Mittelsenkrechte braucht
Die Eigenschaft „überall gleich weit von und " beantwortet eine ganze Klasse von Fragen: Wo muss ein Treffpunkt liegen, der für zwei Personen gleich weit entfernt ist? Wo verläuft die Grenze zwischen zwei Orten?
Die Antwort ist nie ein einzelner Punkt, sondern immer eine ganze Gerade, darauf liegen unendlich viele mögliche Stellen.
Mittelsenkrechte konstruieren
Die Hilfsbögen bleiben stehen, an ihnen erkennst du, warum die Konstruktion funktioniert: Alle vier Bögen haben denselben Zirkelradius. Die beiden Schnittpunkte sind deshalb von und von gleich weit entfernt. Genau das macht ihre Verbindungsgerade zur Mittelsenkrechten: Sie steht senkrecht auf (rechter markiert) und trifft die Strecke in ihrem Mittelpunkt .
Erkläre es selbst: Beide Zirkel-Schnittpunkte sind von A und B gleich weit entfernt. Warum liegen sie deshalb auf der Mittelsenkrechten, und warum reicht die andere Richtung des Satzes nicht?
Formuliere es erst selbst, am besten so, wie du es einem Mitschüler sagen würdest.
Die Konstruktion liefert dir Punkte mit einer Abstands-Eigenschaft: Beide Schnittpunkte sind von und von gleich weit entfernt (nämlich genau einen Zirkelradius). Was du daraus schließen willst, ist eine Lage-Aussage: dass sie auf liegen.
Du brauchst also die Richtung „gleich weit entfernt liegt auf ". Genau die wurde oben mit dem gleichschenkligen begründet.
Der andere Satz läuft in die falsche Richtung. „Jeder Punkt auf ist gleich weit entfernt" sagt dir etwas über Punkte, von denen du schon weißt, dass sie auf liegen. Bei den Schnittpunkten weißt du das aber gerade nicht. Das ist ja das, was du zeigen willst.
Das Hund-Beispiel aus dem Text passt genau hierher: Aus „jeder Hund ist ein Säugetier" kannst du bei einem beliebigen Säugetier nicht schließen, dass es ein Hund ist.
Deine Erklärung darf anders klingen. Wichtig ist, dass darin vorkommt: Die Konstruktion gibt dir den Abstand und sucht die Lage, gebraucht wird deshalb der Satz, der vom Abstand auf die Lage schließt.
Die Winkelhalbierende
Die Winkelhalbierende teilt einen in zwei gleich große Teilwinkel.
Konstruktion:
- Zirkel im Scheitel einstechen, einen Bogen schlagen, der beide Schenkel schneidet (Punkte und ).
- Von und aus mit gleichem je einen Bogen ins Innere des Winkels schlagen.
- Den Schnittpunkt der Bögen (nenne ihn ) mit verbinden.
Warum diese Konstruktion funktioniert
Auch hier steckt die Mittelsenkrechte dahinter, du brauchst nichts Neues:
- und liegen auf einem Bogen um , sind von also gleich weit entfernt.
- entsteht aus zwei gleich großen Bögen um und , ist von und also ebenfalls gleich weit entfernt.
Damit sind beide Punkte, und , von und gleich weit entfernt, und nach dem Satz von oben liegen sie deshalb beide auf der Mittelsenkrechten von . Die Gerade durch und ist also diese Mittelsenkrechte.
Und eine Mittelsenkrechte ist zugleich eine Spiegelachse: Faltest du die Figur entlang , fällt genau auf , und damit der eine Schenkel auf den anderen. Die beiden Teilwinkel decken sich, sind also gleich groß. Genau das sollte die Konstruktion leisten.
Die besondere Eigenschaft: Jeder Punkt auf der Winkelhalbierenden hat von beiden Schenkeln denselben Abstand.
Auch das folgt aus dem Falten: Ein Punkt auf bleibt dabei liegen, die beiden Schenkel tauschen die Plätze. Sein Abstand zum einen Schenkel muss deshalb derselbe sein wie zum anderen.
Winkelhalbierende konstruieren
Zuerst schneidet ein Bogen um den Scheitel beide Schenkel. So entstehen und , die von gleich weit entfernt sind. Zwei gleich große Bögen um und liefern dann einen Punkt, der von beiden gleich weit entfernt ist. Die Verbindung zu teilt den in zwei gleich große Teile (beide Teilwinkel gleich eingefärbt).
Warum konstruieren statt messen?
Zirkel-und-Lineal-Konstruktionen sind exakt: Messen und Halbieren mit dem Lineal erzeugt immer kleine Fehler. In Geometriesoftware (z. B. GeoGebra) bleiben Konstruktionen sogar beweglich: Ziehst du an oder , wandert die Mittelsenkrechte automatisch korrekt mit.
Beide Konstruktionen brauchst du bald wieder, für Umkreis und Inkreis in Klasse 7.
Achsenspiegelung: die Mittelsenkrechte ist die Spiegelachse
Bis hierher hast du die Mittelsenkrechte als Konstruktion kennengelernt. Jetzt kommt der Grund, warum sie eine der wichtigsten Linien der Geometrie ist.
Achsensymmetrisch, was heißt das?
Eine Figur heißt achsensymmetrisch, wenn man sie so falten kann, dass beide Hälften genau aufeinanderpassen. Die Faltkante heißt Symmetrieachse, und weil an ihr gespiegelt wird, sagt man auch Spiegelachse.
Probier es an einem Blatt Papier aus: Falte es einmal, schneide eine beliebige Form hinein und klappe es auf. Was entsteht, ist immer achsensymmetrisch, die Falte ist die Achse.
Original und Bild
Beim Spiegeln bekommt jeder Punkt einen Partner:
- Der Punkt der Ausgangsfigur heißt Originalpunkt (oder Urbildpunkt).
- Sein Partner (sprich: „A Strich") heißt Bildpunkt.
Die ganze gespiegelte Figur heißt Bildfigur.
🔴 Warum die Achse eine Mittelsenkrechte ist
Schau dir an, wie und zur Achse liegen. Zwei Dinge gelten immer:
- Die Verbindungsstrecke trifft die Achse im rechten .
- Die Achse teilt in zwei gleich lange Abschnitte, und sind also gleich weit von der Achse entfernt.
Steht dir das bekannt vor? Genau diese zwei Eigenschaften hast du oben als Definition der Mittelsenkrechten gelernt. Also gilt:
Die Spiegelachse ist die Mittelsenkrechte jeder Strecke zwischen einem Punkt und seinem Bildpunkt.
Das ist keine Ähnlichkeit, sondern dieselbe Sache. Und daraus folgt sofort etwas Praktisches:
Wenn du eine Figur und ihre Bildfigur siehst, kannst du die Achse finden, du konstruierst einfach die Mittelsenkrechte einer einzigen Strecke . Ein Punktepaar genügt.
Spiegeln mit dem Geodreieck
- Lege das Geodreieck so an, dass eine seiner Querlinien auf der Achse liegt. Dann steht die Kante des Geodreiecks senkrecht auf der Achse.
- Miss von aus den Abstand bis zur Achse.
- Trage denselben Abstand auf der anderen Seite ab und markiere dort .
- Wiederhole das für jeden Eckpunkt.
- Verbinde die Bildpunkte in derselben Reihenfolge wie im Original.
Was bleibt liegen?
Punkte, die auf der Achse liegen, bleiben, wo sie sind: Ihr Abstand zur Achse ist null, also ist der Bildpunkt der Punkt selbst. Solche Punkte heißen Fixpunkte.
Der Unterschied zu Klasse 5
Im hast du bereits gespiegelt, dort kippte einfach ein Vorzeichen ( beim Spiegeln an der -Achse). Das funktioniert aber nur, solange die Achse eine der beiden Koordinatenachsen ist.
Die Konstruktion hier funktioniert an jeder Achse, auch an einer schrägen. Sie ist der allgemeine Fall, das Rechnen mit Vorzeichen ist der bequeme Sonderfall.
Die gestrichelten Verbindungen zeigen, was beim Spiegeln passiert: Jede Strecke trifft die Achse im rechten und wird von ihr in zwei gleich lange Abschnitte geteilt (Querstriche). Genau das ist die Definition der Mittelsenkrechten. Deshalb ist die Spiegelachse die Mittelsenkrechte jeder dieser Strecken.
Punktspiegelung und Verschiebung
Die Achsenspiegelung ist nicht die einzige Möglichkeit, eine Figur zu bewegen, ohne sie zu verformen. Zwei weitere brauchst du.
Punktspiegelung
Statt an einer Geraden wird hier an einem Punkt gespiegelt. Dieser Punkt heißt Symmetriepunkt oder Zentrum .
Stell dir vor, du drehst die Figur um um eine halbe Umdrehung (), genau das kommt dabei heraus. Deshalb steht die Bildfigur „auf dem Kopf".
Für jeden Punkt gilt:
, und liegen auf einer Geraden, und liegt genau in der Mitte zwischen und .
So konstruierst du:
- Zeichne eine Gerade durch und .
- Miss den Abstand von bis .
- Trage denselben Abstand von aus weiter in dieselbe Richtung ab. Dort liegt .
- Für jeden Eckpunkt wiederholen, dann in derselben Reihenfolge verbinden.
Eine Figur heißt punktsymmetrisch, wenn sie nach dieser halben Drehung genauso aussieht wie vorher. Der Buchstabe N ist es, das Wort ANNA auf den Kopf gestellt ebenfalls. Probier es aus, indem du das Blatt umdrehst.
🔴 Nur ein Fixpunkt. Bei der Punktspiegelung bleibt genau ein Punkt liegen: das Zentrum selbst. Bei der Achsenspiegelung war es eine ganze Gerade voller Fixpunkte.
Verschiebung
Hier wird nichts gespiegelt und nichts gedreht: Jeder Punkt der Figur macht denselben Weg: dieselbe Richtung, dieselbe Länge. Man zeichnet diesen Weg als Pfeil.
Deshalb sind alle Verschiebungspfeile einer Figur parallel und gleich lang. Wäre auch nur einer anders, würde die Figur verzerrt.
Im kennst du das schon aus Klasse 5: „ nach rechts, nach unten" macht aus den Punkt , für alle Punkte dieselbe Rechnung.
Was bei allen dreien gleich bleibt
Achsenspiegelung, Punktspiegelung und Verschiebung haben eines gemeinsam: Sie bewegen die Figur, aber sie verformen sie nicht.
| Größe | bleibt gleich? |
|---|---|
| Längen der Strecken | ja |
| Größen der | ja |
| ja | |
| Lage in der Zeichnung | nein |
Original und Bild sind deshalb deckungsgleich. Man sagt auch kongruent. Genau das prüfst du in Klasse 7 systematisch mit den Kongruenzsätzen.
🔴 Ein Unterschied bleibt trotzdem. Bei der Verschiebung und der Punktspiegelung kannst du die Bildfigur durch Schieben und Drehen wieder aufs Original legen. Bei der Achsenspiegelung nicht, dazu müsstest du das Blatt umdrehen. Deshalb lässt sich dein Spiegelbild auch nicht mit dir zur Deckung bringen: Es hebt die andere Hand.
Bei der Punktspiegelung liegen Original, Zentrum und Bildpunkt auf einer Geraden, und liegt genau in der Mitte (die beiden Querstriche markieren die gleich langen Abschnitte). Die Bildfigur erscheint um gedreht. Das ist derselbe Effekt, den du siehst, wenn du das Blatt auf den Kopf stellst.
Der gerechte Brunnen
Die Dörfer und liegen 6 km auseinander. Ein Brunnen soll von beiden Dörfern gleich weit entfernt sein. Wo darf er gebaut werden?
- 1
Die Aufgabe in Mathematik übersetzen. Gesucht sind alle Punkte, die von und von denselben Abstand haben.
Achte auf die Formulierung „wo darf er gebaut werden": Gefragt ist nicht ein Punkt, sondern alle möglichen Stellen. Das ist ein Hinweis darauf, dass die Antwort mehr als ein Punkt sein wird.
- 2
Schritt 1: Die naheliegende Antwort prüfen. Der Mittelpunkt der Strecke erfüllt die Bedingung. Er ist von beiden km entfernt.
Aber ist er die einzige Lösung? Nein. Denk an einen Punkt weit abseits der Verbindungslinie, genau „mittig zwischen" den Dörfern: Auch er kann von beiden gleich weit weg sein.
Es gibt also mehr Lösungen als nur den Streckenmittelpunkt.
- 3
Schritt 2: Die passende Konstruktion erkennen. „Von zwei Punkten gleich weit entfernt" ist genau die Eigenschaft der Mittelsenkrechten.
- 4
Schritt 3: Konstruieren.
- Strecke zeichnen (im , etwa cm für km).
- Zirkel in einstechen, größer als km wählen (im Maßstab also über cm), je einen Bogen ober- und unterhalb schlagen.
- Mit demselben Radius von aus zwei Bögen schlagen.
- Die beiden Schnittpunkte verbinden.
- 5
Schritt 4: Die Antwort richtig formulieren. Der Brunnen darf an jeder Stelle der Mittelsenkrechten stehen.
Das sind unendlich viele mögliche Orte. Alle sind gleich gerecht.
Eine Antwort wie „genau in der Mitte zwischen den Dörfern" wäre unvollständig: Sie nennt nur einen einzigen der möglichen Punkte.
- 6
Schritt 5: Kontrolle durch Messen. Wähle irgendeinen Punkt auf deiner konstruierten Geraden (ruhig weit außerhalb der Strecke) und miss und .
Beide Strecken sind gleich lang ✓
Wiederhole es mit einem zweiten Punkt. Dass es bei jedem Punkt der Geraden funktioniert, ist der eigentliche Beleg dafür, dass die Konstruktion stimmt.
- 7
Schritt 6: Wie man in der Praxis entscheidet. In einer echten Planung würde man weitere Bedingungen hinzunehmen, etwa „möglichst nah an der Straße" oder „auf festem Untergrund".
Die Mathematik liefert hier die Menge aller zulässigen Orte, die endgültige Wahl trifft dann ein zusätzliches Kriterium. Genau so arbeitet man auch bei drei Dörfern weiter: Dort schneidet man zwei Mittelsenkrechte, und übrig bleibt ein einziger Punkt.
Der Brunnen darf an jedem Punkt der Mittelsenkrechten von gebaut werden, nicht nur in der Streckenmitte.
Zum Mitnehmen: „Von zwei Punkten gleich weit entfernt" bedeutet immer: auf der Mittelsenkrechten. Die Lösung ist eine ganze Gerade, kein einzelner Punkt.
Winkel in vier gleiche Teile
Ein von soll nur mit Zirkel und Lineal in vier gleiche Teile geteilt werden. Beschreibe das Vorgehen.
- 1
Was ist erlaubt, und was nicht? „Nur mit Zirkel und Lineal" heißt: nicht messen und nicht rechnen. Du darfst also nicht ausrechnen und diesen Winkel abtragen.
Warum diese Einschränkung? Konstruktionen sind exakt, Messen ist es nie. Jede Ablesung am Geodreieck bringt einen kleinen Fehler mit, bei vier Winkeln nacheinander summiert er sich.
Das einzige Werkzeug, das du hast: die Winkelhalbierende. Sie teilt einen Winkel in zwei gleiche Teile.
- 2
Schritt 1: Die Idee finden. Du kannst nur halbieren, gesucht sind aber Viertel. Wie kommst du von Hälften zu Vierteln?
Zweimal halbieren ergibt vierteln. Das ist der ganze Trick.
- 3
Schritt 2: Die erste Winkelhalbierende konstruieren.
- Zirkel im Scheitel einstechen, einen Bogen schlagen, der beide Schenkel schneidet ( und ).
- Von und aus mit gleichem je einen Bogen ins Innere schlagen.
- Den Schnittpunkt mit verbinden.
Der -Winkel ist jetzt in zwei Winkel von je geteilt.
- 4
Schritt 3: Beide Hälften halbieren. Wende dasselbe Verfahren noch zweimal an, einmal auf die linke, einmal auf die rechte Hälfte.
Jede Hälfte zerfällt dabei in zwei Teile von je .
- 5
Schritt 4: Das Ergebnis. Der ursprüngliche Winkel ist nun in vier gleich große Teile zerlegt:
Wichtig: Diese hast du nicht gemessen, sondern konstruiert. Die Zahl dient nur zur Kontrolle.
- 6
Schritt 5: Kontrolle. Miss zum Schluss einen der vier Teilwinkel nach, er sollte etwa betragen.
Noch besser ist die Summenprobe: Alle vier Teile müssen zusammen wieder den Ausgangswinkel ergeben:
- 7
Schritt 6: Wo die Grenze liegt. Mit dieser Methode kannst du in , , , … Teile teilen, also immer in Zweierpotenzen, weil jeder Schritt verdoppelt.
In drei gleiche Teile lässt sich ein beliebiger Winkel dagegen nicht mit Zirkel und Lineal teilen. Das ist keine Frage des Geschicks: Man hat mathematisch bewiesen, dass es unmöglich ist. Diese berühmte Frage heißt „Dreiteilung des Winkels" und beschäftigte Mathematiker über zweitausend Jahre.
Zweimal halbieren: Erst die Winkelhalbierende des ganzen Winkels konstruieren, dann die Winkelhalbierende jeder entstandenen Hälfte. So entstehen vier Teilwinkel von je , ohne zu messen.
Zum Mitnehmen: Mit der Winkelhalbierenden lässt sich in , , … gleiche Teile zerlegen. Eine Dreiteilung ist mit Zirkel und Lineal nachweislich unmöglich.
Die Spiegelachse finden
Auf einem Blatt stehen zwei deckungsgleiche und . Sie sollen durch eine Achsenspiegelung auseinander hervorgegangen sein. Finde die Spiegelachse, ohne zu raten.
- 1
Was weiß ich über die Achse?
Die Achse muss von jedem Originalpunkt und seinem Bildpunkt gleich weit entfernt sein und auf jeder Verbindungsstrecke senkrecht stehen.
Das sind genau die zwei Eigenschaften der Mittelsenkrechten. Ich muss die Achse also nicht suchen. Ich kann sie konstruieren.
- 2
Schritt 1: Ein Punktepaar auswählen.
Ich verbinde mit zu einer Strecke .
Welches Paar ich nehme, ist gleichgültig, die Achse ist für alle Paare dieselbe. Ich wähle das, dessen Punkte am weitesten auseinanderliegen: Dort ist die Konstruktion am genauesten.
- 3
Schritt 2: Die Mittelsenkrechte von konstruieren.
Zirkel auf mehr als die halbe Streckenlänge einstellen, je einen Bogen um und um schlagen, die beiden Schnittpunkte verbinden.
Das ist genau die Konstruktion vom Anfang dieses Kapitels. Hier wird sie gebraucht.
- 4
Schritt 3: Probe an einem zweiten Paar.
Die gefundene Gerade muss auch senkrecht halbieren. Ich prüfe das mit dem Geodreieck nach.
Stimmt es, ist die Achse gefunden. Stimmt es nicht, dann sind die beiden Dreiecke nicht durch eine Achsenspiegelung auseinander hervorgegangen, dann steckt eine Punktspiegelung, eine Verschiebung oder eine Kombination dahinter.
Die Spiegelachse ist die Mittelsenkrechte von . Die Probe an einem zweiten Punktepaar bestätigt sie und deckt zugleich auf, wenn gar keine Achsenspiegelung vorliegt.
Typischer Fehler
Bei der Mittelsenkrechten-Konstruktion wird der Zirkelradius kleiner als die halbe Strecke gewählt, „die Bögen schneiden sich einfach nicht!"
Zwei um und schneiden sich nur, wenn ihre zusammen größer als die Strecke sind. Wähle den Radius deutlich größer als die halbe Streckenlänge (z. B. ¾ der Strecke). Dann entstehen zwei saubere, weit auseinanderliegende Schnittpunkte, und die Mittelsenkrechte wird präzise.
Abstand zur Achse falsch gemessen
„Der Punkt ist cm von der Achse entfernt, ich messe einfach waagerecht bis zur Achse und trage cm auf der anderen Seite ab."
Das geht nur gut, solange die Achse senkrecht verläuft. Bei einer schrägen Achse ist der waagerecht gemessene Weg länger als der tatsächliche Abstand, und der Bildpunkt landet falsch.
Der Abstand eines Punktes zu einer Geraden ist immer senkrecht zu messen. Das ist der kürzeste Weg. Lege das Geodreieck deshalb so an, dass eine seiner Querlinien auf der Achse liegt; dann steht die Kante automatisch senkrecht darauf, und du misst richtig.
Selbstkontrolle: Verbinde und nach der Konstruktion mit einer gestrichelten Linie. Trifft sie die Achse im rechten und wird sie von ihr halbiert, hast du richtig gespiegelt. Wenn nicht, liegt der Fehler beim Messen.
Übung 1
leichtZeichne eine Strecke mit und konstruiere ihre Mittelsenkrechte. Kontrolliere durch Messen.
Tipp anzeigen
z. B. 5 cm, von beiden Endpunkten aus.
Lösung anzeigen
Bögen mit gleichem Radius (z. B. 5 cm) um und , Schnittpunkte oben und unten verbinden.
Kontrolle: Die Gerade schneidet bei 3,5 cm und bildet mit ihr einen 90°-.
Detaillierte Schritterklärung anzeigen
Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.
✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.
- 1
Strecke zeichnen und Zirkel einstellen
mit cm zeichnen. Zirkelradius GRÖSSER als die halbe Strecke wählen (z. B. cm), sonst schneiden sich die Bögen nicht.
- 2
Bögen schlagen und verbinden
Mit dem GLEICHEN Radius je einen Bogen um und um schlagen, sie schneiden sich oberhalb und unterhalb der Strecke. Beide Schnittpunkte verbinden: Das ist die Mittelsenkrechte.
- 3
Durch Messen kontrollieren
Kontrolle: Die Gerade schneidet bei cm (Mitte) und bildet mit ihr einen -Winkel: Lineal und Geodreieck bestätigen beides.
Übung 2
mittelZeichne einen von und konstruiere seine Winkelhalbierende. Prüfe durch Messen. Welchen Abstand hat ein Punkt der Winkelhalbierenden von den beiden Schenkeln?
Tipp anzeigen
Bogen um den Scheitel, dann zwei gleiche Bögen von den Schnittpunkten.
Lösung anzeigen
Nach der Konstruktion misst jeder Teilwinkel .
Ein Punkt der Winkelhalbierenden hat von beiden Schenkeln denselben (senkrecht gemessenen) Abstand. Das ist ihre Kern-Eigenschaft.
Detaillierte Schritterklärung anzeigen
Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.
✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.
- 1
Winkel zeichnen und ersten Bogen schlagen
-Winkel mit dem Geodreieck zeichnen. Dann ein Bogen um den Scheitel: Er schneidet beide Schenkel in je einem Punkt.
- 2
Zwei Bögen kreuzen und Halbierende ziehen
Um beide Schnittpunkte je einen Bogen mit GLEICHEM schlagen; sie kreuzen sich im Winkelfeld. Scheitel mit dem Kreuzungspunkt verbinden, fertig ist die Winkelhalbierende. Messkontrolle: je .
- 3
Die Abstands-Eigenschaft festhalten
Jeder Punkt der Winkelhalbierenden hat von beiden Schenkeln DENSELBEN senkrecht gemessenen Abstand, das ist ihre Kern-Eigenschaft.
Übung 3
schwerDrei Orte , und bilden ein . Ein Spielplatz soll von und gleich weit entfernt sein UND von und gleich weit. Wie findest du den Punkt, und was gilt dort automatisch auch für und ?
Tipp anzeigen
Zwei Mittelsenkrechten schneiden sich in einem Punkt.
Lösung anzeigen
Konstruiere die Mittelsenkrechte von (gleich weit von und ) und die von (gleich weit von und ). Ihr Schnittpunkt erfüllt beide Bedingungen.
Dort gilt: Abstand zu = Abstand zu = Abstand zu , der Punkt ist automatisch auch von und gleich weit entfernt! (Dieser besondere Punkt heißt Umkreismittelpunkt, mehr dazu in Klasse 7.)
Detaillierte Schritterklärung anzeigen
Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.
✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.
- 1
Bedingungen in Ortslinien übersetzen
„Gleich weit von und " heißt: auf der Mittelsenkrechten von . „Gleich weit von und ": auf der Mittelsenkrechten von .
- 2
Schnittpunkt konstruieren
Beide Mittelsenkrechten konstruieren (Zirkelmethode aus Übung 1); ihr Schnittpunkt ist der gesuchte Ort für den Spielplatz.
Zwischenergebnis
Genau ein passender Punkt
- 3
Der Gratis-Effekt für A und C
Am Schnittpunkt gilt: Abstand zu = Abstand zu UND Abstand zu = Abstand zu , also automatisch Abstand zu = Abstand zu . Der Punkt ist von ALLEN drei Orten gleich weit entfernt.
Übung: Abbildungen erkennen und konstruieren
mittela) Zeichne ein mit den Eckpunkten , und in ein . Spiegle es an der Geraden (einer senkrechten Geraden durch auf der -Achse) und gib die Bildpunkte an.
b) Spiegle dasselbe Dreieck punktsymmetrisch am Zentrum und gib die Bildpunkte an.
c) Welche der folgenden Großbuchstaben sind achsensymmetrisch, welche punktsymmetrisch, welche beides, welche keines von beidem?
Tipp anzeigen
Zu a): Der Abstand von zur Geraden ist . Der Bildpunkt liegt Einheiten auf der anderen Seite. Zu b): ist der Ursprung, überlege, was eine halbe Drehung um den Ursprung mit den Vorzeichen macht.
Lösung anzeigen
a) Spiegelung an der Geraden .
Die -Werte ändern sich nicht (die Achse ist senkrecht). Für die -Werte gilt: Der Bildpunkt liegt genauso weit rechts der Achse, wie das Original links davon liegt.
| Punkt | Abstand zur Achse | Bildpunkt |
|---|---|---|
Probe: Die Mitte zwischen und liegt bei , also genau auf der Achse. ✓
b) Punktspiegelung am Ursprung.
muss in der Mitte zwischen Punkt und Bildpunkt liegen. Aus folgt , ebenso . Beide Vorzeichen kippen also:
Probe: Die Mitte zwischen und ist . ✓
c) Die Buchstaben.
| Buchstabe | achsensymmetrisch | punktsymmetrisch |
|---|---|---|
| A | ja (senkrechte Achse) | nein |
| H | ja (senkrecht und waagerecht) | ja |
| N | nein | ja |
| S | nein | ja |
| F | nein | nein |
🔴 Der lehrreiche Fall ist das N. Es sieht symmetrisch aus, hat aber keine Spiegelachse. Jede Faltung bringt die Schräge auf die falsche Seite. Erst die halbe Drehung führt es in sich selbst über. Achsensymmetrie und Punktsymmetrie sind eben zwei verschiedene Eigenschaften: H hat beide, A nur die eine, N nur die andere, F keine.
Zusammenfassung
Die Mittelsenkrechte (senkrecht durch die Streckenmitte) sammelt alle Punkte mit gleichem Abstand zu zwei Punkten; die Winkelhalbierende sammelt alle Punkte mit gleichem Abstand zu zwei Schenkeln. Beide entstehen exakt mit Zirkel und Lineal, gleicher ist dabei das Geheimnis. Diese Konstruktionen sind das Fundament für Umkreis und Inkreis.


