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Mathematik · Klasse 8 · Kapitel

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Kongruenzabbildungen im Koordinatensystem

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Ein Muster mit zwölf Ecken im Koordinatensystem soll um 3 Kästchen nach rechts und 5 Kästchen nach unten rücken. Gib die neuen Koordinaten aller Ecken an.

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Wer jede Ecke einzeln im Gitter abzählt, verzählt sich beim Übergang zu negativen Koordinaten. Einzelne Ecken landen an der falschen Stelle, und das Muster ist danach schief. Ein Pfeil beschreibt die ganze Verschiebung auf einmal: 3 nach rechts heißt x plus 3, 5 nach unten heißt y minus 5. Das gilt für jede Ecke gleich – eine Regel statt zwölf Abzählungen.

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

Fit für das Kapitel?

Das brauchst du aus früheren Themen. Klappt es nicht, frag nach, bevor es losgeht.

ÜbenWeißt du das noch?

Ein Punkt hat erst den Weg nach rechts, dann nach oben.

  1. ●26
    Zeichne den Punkt P(6 | 2) ins Koordinatensystem. Welcher Wert steht für rechts/links, welcher für oben/unten?
    Lösung zeigen
    1. Erste Zahl = x (waagerecht rechts), zweite = y (senkrecht oben)
    2. 6 nach rechts, 2 nach oben
    Ergebnis:
    x = 6 nach rechts, y = 2 nach oben
  2. ●27
    Spiegle P(2 | 4) an der x-Achse. Wo liegt der Bildpunkt P'?
    Lösung zeigen
    1. Spiegeln an der x-Achse: y wechselt das Vorzeichen, x bleibt
    2. P'(2 | −4)
    Ergebnis:
    P'(2 | −4)

So kannst du es dir vorstellen

EntdeckenAbbildungen bewegen die ganze Figur

Verschieben, Spiegeln und Drehen bewegen jede Ecke nach derselben Regel. Die Figur wird nur verlegt, nicht verformt: Längen und Winkel bleiben gleich. Nur beim Spiegeln an einer Achse läuft das Bild andersherum.

Verschiebung im Koordinatensystem: Jede Ecke des Dreiecks geht 4 nach rechts und 1 nach obenxyjede Ecke:4 rechts, 1 hoch

WeiterdenkenDenk nach

Ein Dreieck wird verschoben, dann gespiegelt und dann gedreht. Warum hat das Bild trotzdem denselben Umfang wie das Dreieck?

1Ich verschiebe Figuren mit einem Verschiebungspfeil und gebe die Bildpunkte an.

EntdeckenFrage

Warum steht auf der Motorhaube mancher Rettungswagen die Schrift spiegelverkehrt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Wer vorne fährt, sieht den Rettungswagen im Rückspiegel. Der Spiegel spiegelt die Schrift an einer senkrechten Achse noch einmal. Zweimal gespiegelt ist die Schrift wieder richtig herum lesbar.

MerkenVerschiebungspfeil

Bei einer Verschiebung geht jeder Punkt denselben Weg.

Der Pfeil nennt ihn nach rechts oder links und nach oben oder unten. So wird A(1 | 4) zu A'(4 | 2).

BeispielFiguren verschieben

Der grüne Pfeil gibt die Verschiebung an. Bestimme die Bildpunkte A', B' und C' des Dreiecks mit A(1 | −1), B(1 | 1), C(−2 | 0).
−6−4−2246−6−4−2246ABC
Schritt für Schritt
  1. Jeder Punkt geht denselben Weg: 4 nach links und 5 nach unten.
  2. A(1 | −1) → A'(−3 | −6)
  3. B(1 | 1) → B'(−3 | −4)
  4. C(−2 | 0) → C'(−6 | −5)
  1. Jeder Punkt geht denselben Weg: 4 nach links und 5 nach unten.
  2. A(1 | −1) → A'(−3 | −6)
  3. B(1 | 1) → B'(−3 | −4)
  4. C(−2 | 0) → C'(−6 | −5)
Ergebnis:
A'(−3 | −6), B'(−3 | −4), C'(−6 | −5)

AchtungVerschiebung falsch abgezählt

So nicht
A(1 | 2) um 3 nach rechts und 2 nach unten → A'(3 | 5)
So richtig
x: 1 + 3 = 4, y: 2 − 2 = 0 → A'(4 | 0)

Zähle den Pfeil in Kästchen: erst rechts oder links, dann oben oder unten. Jeder Punkt geht genau diesen Weg.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Der grüne Pfeil gibt die Verschiebung an. Bestimme die Bildpunkte A', B' und C' des Dreiecks mit A(2 | 0), B(−3 | 3), C(2 | −3).
    −6−4−2246−6−4−2246ABC
    So fängst du an:
    Jeder Punkt geht denselben Weg: 2 nach links und 2 nach oben.
    Lösung zeigen
    1. Jeder Punkt geht denselben Weg: 2 nach links und 2 nach oben.
    2. A(2 | 0) → A'(0 | 2)
    3. B(−3 | 3) → B'(−5 | 5)
    4. C(2 | −3) → C'(0 | −1)
    Ergebnis:
    A'(0 | 2), B'(−5 | 5), C'(0 | −1)
  2. ●2
    Verschiebe das Dreieck mit A(−4 | 1), B(1 | 0), C(−1 | −3) um 3 nach rechts und 5 nach oben. Wo liegen die Bildpunkte A', B' und C'?
    −6−4−2246−6−4−2246ABC
    Lösung zeigen
    1. Jeder Punkt geht denselben Weg: 3 nach rechts und 5 nach oben.
    2. A(−4 | 1) → A'(−1 | 6)
    3. B(1 | 0) → B'(4 | 5)
    4. C(−1 | −3) → C'(2 | 2)
    Ergebnis:
    A'(−1 | 6), B'(4 | 5), C'(2 | 2)
  3. ★3
    Verschiebe das Dreieck mit A(0 | 1), B(1 | −3), C(5 | −5) um 5 nach links und 5 nach oben. Wo liegen die Bildpunkte A', B' und C'?
    −6−4−2246−6−4−2246ABC
    Lösung zeigen
    1. Jeder Punkt geht denselben Weg: 5 nach links und 5 nach oben.
    2. A(0 | 1) → A'(−5 | 6)
    3. B(1 | −3) → B'(−4 | 2)
    4. C(5 | −5) → C'(0 | 0)
    Ergebnis:
    A'(−5 | 6), B'(−4 | 2), C'(0 | 0)

2Ich spiegle Figuren an Achsen, die nicht die Koordinatenachsen sind.

EntdeckenFrage

Warum kann man im Spiel Tetris das S-Teil nicht so drehen, dass es wie das Z-Teil aussieht?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

S und Z sind Spiegelbilder voneinander. Im Spiel darf man Steine nur verschieben und drehen. Dabei bleibt der Umlaufsinn gleich, und nur eine Achsenspiegelung könnte ihn umkehren.

MerkenSpiegeln an einer Geraden

Der Bildpunkt liegt gleich weit hinter der Achse.

An der Geraden x = 2 wird P(5 | 1) zu P'(−1 | 1). P liegt 3 rechts von der Achse, P' liegt 3 links davon.

BeispielAn einer Geraden spiegeln

Die rote Gerade ist die Spiegelachse. Bestimme die Bildpunkte von A(0 | −4), B(3 | −2), C(−5 | −4).
−6−4−2246−6−4−2246ABC
Schritt für Schritt
  1. Jeder Bildpunkt liegt gleich weit von der Achse entfernt, auf der anderen Seite.
  2. A: 1 über oder unter y = −3 → (0 | −2)
  3. B: 1 über oder unter y = −3 → (3 | −4)
  4. C: 1 über oder unter y = −3 → (−5 | −2)
  1. Jeder Bildpunkt liegt gleich weit von der Achse entfernt, auf der anderen Seite.
  2. A: 1 über oder unter y = −3 → (0 | −2)
  3. B: 1 über oder unter y = −3 → (3 | −4)
  4. C: 1 über oder unter y = −3 → (−5 | −2)
Ergebnis:
A'(0 | −2), B'(3 | −4), C'(−5 | −2)

AchtungNur das Vorzeichen gewechselt

So nicht
P(5 | 1) an der Geraden x = 2 spiegeln → P'(−5 | 1)
So richtig
P(5 | 1) liegt 3 rechts von x = 2: 2 − 3 = −1 → P'(−1 | 1)

Das klappt nur an den Koordinatenachsen. Zähle den Abstand zur Achse und trage ihn auf der anderen Seite ab.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Spiegle das Dreieck mit A(5 | 4), B(−5 | 5), C(−4 | −2) an der waagerechten Geraden y = 1.
    −6−4−2246−6−4−2246ABC
    So fängst du an:
    Jeder Bildpunkt liegt gleich weit von der Achse entfernt, auf der anderen Seite.
    Lösung zeigen
    1. Jeder Bildpunkt liegt gleich weit von der Achse entfernt, auf der anderen Seite.
    2. A: 3 über oder unter y = 1 → (5 | −2)
    3. B: 4 über oder unter y = 1 → (−5 | −3)
    4. C: 3 über oder unter y = 1 → (−4 | 4)
    Ergebnis:
    A'(5 | −2), B'(−5 | −3), C'(−4 | 4)
  2. ●5
    Spiegle das Dreieck mit A(−4 | 1), B(−2 | −2), C(5 | 4) an der waagerechten Geraden y = −1.
    −6−4−2246−6−4−2246ABC
    Lösung zeigen
    1. Jeder Bildpunkt liegt gleich weit von der Achse entfernt, auf der anderen Seite.
    2. A: 2 über oder unter y = −1 → (−4 | −3)
    3. B: 1 über oder unter y = −1 → (−2 | 0)
    4. C: 5 über oder unter y = −1 → (5 | −6)
    Ergebnis:
    A'(−4 | −3), B'(−2 | 0), C'(5 | −6)
  3. ★6
    Die rote Gerade ist die Spiegelachse. Bestimme die Bildpunkte von A(5 | 3), B(2 | −3), C(3 | −5).
    −6−4−2246−6−4−2246ABC
    Lösung zeigen
    1. Jeder Bildpunkt liegt gleich weit von der Achse entfernt, auf der anderen Seite.
    2. A: 4 über oder unter y = −1 → (5 | −5)
    3. B: 2 über oder unter y = −1 → (2 | 1)
    4. C: 4 über oder unter y = −1 → (3 | 3)
    Ergebnis:
    A'(5 | −5), B'(2 | 1), C'(3 | 3)

3Ich spiegle Figuren an einem Punkt.

EntdeckenFrage

Warum passt der linke Schuh nie rechts?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Der linke Schuh ist das Spiegelbild des rechten. Drehen und Verschieben erhalten den Umlaufsinn, Spiegeln kehrt ihn um. Deshalb lässt sich ein Spiegelbild durch keine Drehung auf das Original legen.

MerkenPunktspiegelung

Der Spiegelpunkt Z ist die Mitte zwischen Punkt und Bildpunkt.

Geh von P bis Z und denselben Weg noch einmal. So wird P(3 | 1) an Z(0 | 0) zu P'(−3 | −1).

BeispielAm Punkt spiegeln

Ein Muster soll punktgespiegelt werden, Spiegelpunkt ist Z(0 | 0). Wohin kommen die Ecken A(−2 | −3), B(−3 | −5), C(3 | 1)?
−6−4−2246−6−4−2246ABCZ
Schritt für Schritt
  1. Von jedem Punkt zu Z gehen und denselben Weg noch einmal.
  2. A bis Z: 2 nach rechts und 3 nach oben → A'(2 | 3)
  3. B bis Z: 3 nach rechts und 5 nach oben → B'(3 | 5)
  4. C bis Z: 3 nach links und 1 nach unten → C'(−3 | −1)
  1. Von jedem Punkt zu Z gehen und denselben Weg noch einmal.
  2. A bis Z: 2 nach rechts und 3 nach oben → A'(2 | 3)
  3. B bis Z: 3 nach rechts und 5 nach oben → B'(3 | 5)
  4. C bis Z: 3 nach links und 1 nach unten → C'(−3 | −1)
Ergebnis:
A'(2 | 3), B'(3 | 5), C'(−3 | −1)

AchtungBeim Punktspiegeln nur bis zum Spiegelpunkt gegangen

So nicht
P(4 | 2) an Z(1 | 1) spiegeln: 3 nach links und 1 nach unten → P'(1 | 1)
So richtig
Bis Z und denselben Weg noch einmal → P'(−2 | 0)

Z ist die Mitte. Geh von P bis Z und dann denselben Weg noch einmal weiter.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Ein Muster soll punktgespiegelt werden, Spiegelpunkt ist Z(0 | 0). Wohin kommen die Ecken A(4 | −4), B(−1 | 3), C(−1 | −1)?
    −6−4−2246−6−4−2246ABCZ
    So fängst du an:
    Von jedem Punkt zu Z gehen und denselben Weg noch einmal.
    Lösung zeigen
    1. Von jedem Punkt zu Z gehen und denselben Weg noch einmal.
    2. A bis Z: 4 nach links und 4 nach oben → A'(−4 | 4)
    3. B bis Z: 1 nach rechts und 3 nach unten → B'(1 | −3)
    4. C bis Z: 1 nach rechts und 1 nach oben → C'(1 | 1)
    Ergebnis:
    A'(−4 | 4), B'(1 | −3), C'(1 | 1)
  2. ●8
    Spiegle das Dreieck mit A(0 | 3), B(1 | 5), C(5 | 1) am Punkt Z(0 | 0).
    −6−4−2246−6−4−2246ABCZ
    Lösung zeigen
    1. Von jedem Punkt zu Z gehen und denselben Weg noch einmal.
    2. A bis Z: 3 nach unten → A'(0 | −3)
    3. B bis Z: 1 nach links und 5 nach unten → B'(−1 | −5)
    4. C bis Z: 5 nach links und 1 nach unten → C'(−5 | −1)
    Ergebnis:
    A'(0 | −3), B'(−1 | −5), C'(−5 | −1)
  3. ★9
    Spiegle das Dreieck mit A(−1 | 1), B(2 | 5), C(3 | 4) am Punkt Z(1 | 0).
    −6−4−2246−6−4−2246ABCZ
    Lösung zeigen
    1. Von jedem Punkt zu Z gehen und denselben Weg noch einmal.
    2. A bis Z: 2 nach rechts und 1 nach unten → A'(3 | −1)
    3. B bis Z: 1 nach links und 5 nach unten → B'(0 | −5)
    4. C bis Z: 2 nach links und 4 nach unten → C'(−1 | −4)
    Ergebnis:
    A'(3 | −1), B'(0 | −5), C'(−1 | −4)

4Ich drehe Figuren um 90° und 180° um einen Punkt.

EntdeckenFrage

Warum sehen die Bildkarten beim Kartenspiel richtig herum aus, egal wie man sie auf der Hand hält?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

König, Dame und Bube sind doppelköpfig gedruckt. Das Bild ist punktsymmetrisch zur Kartenmitte: Nach einer halben Drehung um 180° sieht die Karte genauso aus wie vorher.

MerkenDrehung um ein Zentrum

Beim Drehen wird der Weg vom Zentrum mitgedreht.

Um 90° gegen den Uhrzeigersinn wird aus 2 nach rechts 2 nach oben. Bei 180° kehrt sich der Weg um.

BeispielUm 90° und 180° drehen

Drehe das Dreieck mit A(4 | 1), B(−1 | 5), C(4 | −1) um 180° um Z(0 | 0).
−6−4−2246−6−4−2246ABCZ
Schritt für Schritt
  1. Bei 180° wird der Weg vom Zentrum umgekehrt.
  2. A: 4 nach rechts und 1 nach oben → 4 nach links und 1 nach unten
  3. B: 1 nach links und 5 nach oben → 1 nach rechts und 5 nach unten
  4. C: 4 nach rechts und 1 nach unten → 4 nach links und 1 nach oben
  5. Bildpunkte: A'(−4 | −1), B'(1 | −5), C'(−4 | 1)
  1. Bei 180° wird der Weg vom Zentrum umgekehrt.
  2. A: 4 nach rechts und 1 nach oben → 4 nach links und 1 nach unten
  3. B: 1 nach links und 5 nach oben → 1 nach rechts und 5 nach unten
  4. C: 4 nach rechts und 1 nach unten → 4 nach links und 1 nach oben
  5. Bildpunkte: A'(−4 | −1), B'(1 | −5), C'(−4 | 1)
Ergebnis:
A'(−4 | −1), B'(1 | −5), C'(−4 | 1)

AchtungDrehrichtung oder Drehwinkel vertauscht

So nicht
P(3 | 0) um 90° gegen den Uhrzeigersinn um Z(0 | 0) drehen → P'(0 | −3)
So richtig
Aus 3 nach rechts wird 3 nach oben → P'(0 | 3)

Gegen den Uhrzeigersinn wird aus rechts oben, im Uhrzeigersinn wird aus rechts unten. Prüfe mit einem Blatt Transparentpapier.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Drehe das Dreieck mit A(2 | 3), B(2 | −4), C(−5 | −2) um 90° im Uhrzeigersinn um Z(0 | 0).
    −6−4−2246−6−4−2246ABCZ
    So fängst du an:
    Weg vom Zentrum mitdrehen: aus rechts wird unten, aus oben wird rechts.
    Lösung zeigen
    1. Weg vom Zentrum mitdrehen: aus rechts wird unten, aus oben wird rechts.
    2. A: 2 nach rechts und 3 nach oben → 3 nach rechts und 2 nach unten
    3. B: 2 nach rechts und 4 nach unten → 4 nach links und 2 nach unten
    4. C: 5 nach links und 2 nach unten → 2 nach links und 5 nach oben
    5. Bildpunkte: A'(3 | −2), B'(−4 | −2), C'(−2 | 5)
    Ergebnis:
    A'(3 | −2), B'(−4 | −2), C'(−2 | 5)
  2. ●11
    Ein Windrad-Flügel hat die Ecken A(−5 | 2), B(3 | −1), C(4 | 4). Er dreht sich um 90° im Uhrzeigersinn um die Nabe Z(0 | 0). Wo liegen die Ecken danach?
    −6−4−2246−6−4−2246ABCZ
    Lösung zeigen
    1. Weg vom Zentrum mitdrehen: aus rechts wird unten, aus oben wird rechts.
    2. A: 5 nach links und 2 nach oben → 2 nach rechts und 5 nach oben
    3. B: 3 nach rechts und 1 nach unten → 1 nach links und 3 nach unten
    4. C: 4 nach rechts und 4 nach oben → 4 nach rechts und 4 nach unten
    5. Bildpunkte: A'(2 | 5), B'(−1 | −3), C'(4 | −4)
    Ergebnis:
    A'(2 | 5), B'(−1 | −3), C'(4 | −4)
  3. ★12
    Bestimme die Bildpunkte bei der Drehung um 180° mit dem Drehzentrum Z(0 | −2): A(3 | −5), B(−5 | −3), C(4 | −3).
    −6−4−2246−6−4−2246ABCZ
    Lösung zeigen
    1. Bei 180° wird der Weg vom Zentrum umgekehrt.
    2. A: 3 nach rechts und 3 nach unten → 3 nach links und 3 nach oben
    3. B: 5 nach links und 1 nach unten → 5 nach rechts und 1 nach oben
    4. C: 4 nach rechts und 1 nach unten → 4 nach links und 1 nach oben
    5. Bildpunkte: A'(−3 | 1), B'(5 | −1), C'(−4 | −1)
    Ergebnis:
    A'(−3 | 1), B'(5 | −1), C'(−4 | −1)

5Ich erkenne, durch welche Abbildung eine Figur auf ihr Bild abgebildet wird.

EntdeckenFrage

Nach der Halbzeit wechseln die Mannschaften die Seiten. Warum sieht das Spielfeld für beide trotzdem gleich aus?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Das Spielfeld ist punktsymmetrisch zum Anstoßpunkt und achsensymmetrisch zur Mittellinie. Tore, Strafräume und Elfmeterpunkte liegen sich genau gegenüber. Der Seitenwechsel ist eine halbe Drehung um den Anstoßpunkt.

MerkenUmlaufsinn

Nur die Achsenspiegelung kehrt den Umlaufsinn um.

Läuft ABC gegen den Uhrzeigersinn und A'B'C' im Uhrzeigersinn, wurde an einer Achse gespiegelt.

BeispielWelche Abbildung ist es?

Im Bild sind das Dreieck ABC und sein Bild A'B'C'. Welche Abbildung war es?
−6−4−2246−6−4−2246ABCA'B'C'
Schritt für Schritt
  1. Umlaufsinn: ABC gegen den Uhrzeigersinn, A'B'C' gegen den Uhrzeigersinn
  2. Von A nach B: 6 nach rechts und 2 nach unten
  3. Von A' nach B': 2 nach rechts und 6 nach oben
  4. Also: Drehung um 90° gegen den Uhrzeigersinn um Z(0 | 1)
  1. Umlaufsinn: ABC gegen den Uhrzeigersinn, A'B'C' gegen den Uhrzeigersinn
  2. Von A nach B: 6 nach rechts und 2 nach unten
  3. Von A' nach B': 2 nach rechts und 6 nach oben
  4. Also: Drehung um 90° gegen den Uhrzeigersinn um Z(0 | 1)
Ergebnis:
Drehung

AchtungAbbildung nach dem Aussehen geraten

So nicht
ABC läuft gegen den Uhrzeigersinn, A'B'C' im Uhrzeigersinn → Drehung um 90°
So richtig
Umlaufsinn umgekehrt → Achsenspiegelung

Prüfe zuerst den Umlaufsinn, dann die Richtung einer Seite: gleich, umgekehrt oder um 90° gedreht.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Das Dreieck A(−4 | 1), B(2 | 3), C(1 | 4) wird auf A'(4 | −1), B'(−2 | −3), C'(−1 | −4) abgebildet. Durch welche Abbildung?
    −6−4−2246−6−4−2246ABCA'B'C'
    So fängst du an:
    Umlaufsinn: ABC gegen den Uhrzeigersinn, A'B'C' gegen den Uhrzeigersinn
    Lösung zeigen
    1. Umlaufsinn: ABC gegen den Uhrzeigersinn, A'B'C' gegen den Uhrzeigersinn
    2. Von A nach B: 6 nach rechts und 2 nach oben
    3. Von A' nach B': 6 nach links und 2 nach unten
    4. Also: Punktspiegelung an Z(0 | 0)
    Ergebnis:
    Punktspiegelung
  2. ●14
    Das Dreieck A(5 | 1), B(−5 | 4), C(−3 | 1) wird auf A'(5 | −2), B'(−5 | 1), C'(−3 | −2) abgebildet. Durch welche Abbildung?
    −6−4−2246−6−4−2246ABCA'B'C'
    Lösung zeigen
    1. Umlaufsinn: ABC gegen den Uhrzeigersinn, A'B'C' gegen den Uhrzeigersinn
    2. Von A nach B: 10 nach links und 3 nach oben
    3. Von A' nach B': 10 nach links und 3 nach oben
    4. Also: Verschiebung um 3 nach unten
    Ergebnis:
    Verschiebung
  3. ★15
    Im Bild sind das Dreieck ABC und sein Bild A'B'C'. Welche Abbildung war es? Gib sie genau an.
    −6−4−2246−6−4−2246ABCA'B'C'
    Lösung zeigen
    1. Umlaufsinn: ABC gegen den Uhrzeigersinn, A'B'C' im Uhrzeigersinn
    2. Von A nach B: 9 nach links und 2 nach unten
    3. Von A' nach B': 9 nach links und 2 nach oben
    4. Also: Achsenspiegelung an y = −2
    Ergebnis:
    Achsenspiegelung an y = −2

6Ich erkenne achsensymmetrische, punktsymmetrische und drehsymmetrische Figuren.

EntdeckenFrage

Um wie viel Grad dreht sich der Minutenzeiger zwischen 14:00 Uhr und 14:15 Uhr – und in welche Richtung?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

In 60 Minuten dreht er sich einmal ganz herum, also um 360°. Eine Viertelstunde ist ein Viertel davon: 90°, im Uhrzeigersinn. In der Mathematik heißt diese Richtung die negative Drehrichtung.

MerkenSymmetrische Figuren

Eine Figur ist symmetrisch, wenn eine Abbildung sie genau auf sich legt.

Das Quadrat hat 4 Achsen, ist punktsymmetrisch und drehsymmetrisch mit 90°.

BeispielAchsen-, Punkt- und Drehsymmetrie

Ist der Buchstabe T punktsymmetrisch? Begründe mit einer halben Drehung.
T
Schritt für Schritt
  1. Halbe Drehung um die Mitte: Die Figur fällt nicht auf sich selbst.
  2. Also nicht punktsymmetrisch.
  1. Halbe Drehung um die Mitte: Die Figur fällt nicht auf sich selbst.
  2. Also nicht punktsymmetrisch.
Ergebnis:
nein

AchtungSymmetriearten verwechselt

So nicht
Der Buchstabe S ist achsensymmetrisch.
So richtig
Beim Falten passt das S nicht, nach einer halben Drehung schon → punktsymmetrisch, nicht achsensymmetrisch

Achsensymmetrisch heißt falten, punktsymmetrisch heißt halbe Drehung. Das S passt nach einer halben Drehung, aber nicht beim Falten.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Ein Quadrat wird um die Mitte gedreht. Nach welchem kleinsten Winkel passt die Figur zum ersten Mal wieder genau auf sich?
    So fängst du an:
    Die Figur wiederholt sich 4-mal bei einer ganzen Drehung.
    Lösung zeigen
    1. Die Figur wiederholt sich 4-mal bei einer ganzen Drehung.
    2. 360° : 4 = 90°
    Ergebnis:
    90°
  2. ●17
    Wie viele Symmetrieachsen hat der Buchstabe T?
    T
    Lösung zeigen
    1. Jede Achse teilt die Figur in zwei Hälften, die beim Falten aufeinanderpassen.
    2. Gezählt: 1
    Ergebnis:
    1
  3. ★18
    Wie viele Symmetrieachsen hat ein gleichseitiges Dreieck?
    Lösung zeigen
    1. Jede Achse teilt die Figur in zwei Hälften, die beim Falten aufeinanderpassen.
    2. Gezählt: 3
    Ergebnis:
    3

7Ich begründe mit Abbildungen, dass Figuren kongruent sind.

EntdeckenFrage

Warum sind beim Scherenschnitt aus gefaltetem Papier beide Hälften immer genau gleich, ohne dass man misst?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Faltlinie ist eine Spiegelachse: Jeder Schnitt trifft beide Lagen, und die eine Hälfte ist das Spiegelbild der anderen. Eine Achsenspiegelung ändert keine Länge und keinen Winkel. Also sind die beiden Hälften kongruent.

MerkenKongruente Figuren

Kongruente Figuren lassen sich durch eine Abbildung genau aufeinanderlegen.

Längen und Winkel bleiben dabei gleich. Ist AB 4 Kästchen und DE 5 Kästchen lang, sind sie nicht kongruent.

BeispielWas bleibt beim Abbilden gleich?

Wahr oder falsch? „Bei einer Verschiebung bleibt jede Strecke gleich lang.“ Begründe.
Schritt für Schritt
  1. Jeder Punkt geht denselben Weg, die Strecke wird nur verlegt.
  2. Die Aussage ist wahr.
  1. Jeder Punkt geht denselben Weg, die Strecke wird nur verlegt.
  2. Die Aussage ist wahr.
Ergebnis:
wahr

AchtungKongruenz nach dem Aussehen entschieden

So nicht
ABC und DEF sehen fast gleich aus, AB ist 4 und DE 5 Kästchen lang → kongruent
So richtig
AB = 4 Kästchen, DE = 5 Kästchen → Längen verschieden → nicht kongruent

Kongruente Figuren haben gleich lange Seiten und gleich große Winkel. Vergleiche die Längen in Kästchen, bevor du entscheidest.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Stimmt das? „Zwei Figuren sind kongruent, wenn man die eine durch eine Abbildung genau auf die andere legen kann.“
    So fängst du an:
    Genau das heißt deckungsgleich.
    Lösung zeigen
    1. Genau das heißt deckungsgleich.
    2. Die Aussage ist wahr.
    Ergebnis:
    wahr
  2. ●20
    Im Dreieck ABC ist AB = 6 cm, AC = 4 cm, der Winkel bei A misst 93°. Das Dreieck wird um 90° gedreht. Wie lang sind A'B' und A'C', wie groß ist der Winkel bei A'?
    Lösung zeigen
    1. Die Abbildung ändert weder Längen noch Winkel.
    2. A'B' = 6 cm, A'C' = 4 cm, Winkel bei A' = 93°
    Ergebnis:
    6 cm, 4 cm, 93°
  3. ★21
    Stimmt das? „Bei einer Verschiebung bleibt jede Strecke gleich lang.“
    Lösung zeigen
    1. Jeder Punkt geht denselben Weg, die Strecke wird nur verlegt.
    2. Die Aussage ist wahr.
    Ergebnis:
    wahr

8Ich führe zwei Abbildungen nacheinander aus und beschreibe das Ergebnis.

EntdeckenFrage

Warum siehst du dich in zwei Spiegeln, die im rechten Winkel zueinander stehen, seitenrichtig – so wie andere dich sehen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Das Licht wird erst an dem einen und dann an dem anderen Spiegel gespiegelt. Zwei Spiegelungen an Achsen, die sich schneiden, ergeben zusammen eine Drehung um den doppelten Winkel. Bei 90° ist das eine Drehung um 180°, und die ist nicht mehr seitenverkehrt.

MerkenVerkettung

Zwei Abbildungen hintereinander ergeben wieder eine Abbildung.

Spiegeln an x = 1 und danach an x = 3 ist eine Verschiebung um 4 nach rechts.

BeispielZwei Abbildungen nacheinander

Spiegle P(−4 | 3) an der senkrechten Geraden x = −1 und danach an der waagerechten Geraden y = 1. Wo landet P? Welche einzelne Abbildung ist das?
−6−4−2246−6−4−2246P
Schritt für Schritt
  1. Erste Spiegelung: P'(2 | 3)
  2. Zweite Spiegelung: P''(2 | −1)
  3. Zusammen: Punktspiegelung am Schnittpunkt der Achsen Z(−1 | 1)
  1. Erste Spiegelung: P'(2 | 3)
  2. Zweite Spiegelung: P''(2 | −1)
  3. Zusammen: Punktspiegelung am Schnittpunkt der Achsen Z(−1 | 1)
Ergebnis:
P''(2 | −1); Punktspiegelung an Z(−1 | 1)

AchtungZwei Abbildungen falsch zusammengefasst

So nicht
Erst an x = 1, dann an x = 3 spiegeln → Verschiebung um 2 nach rechts
So richtig
Doppelter Abstand der Achsen: 2 · 2 = 4 → Verschiebung um 4 nach rechts

Führe beide Abbildungen einzeln aus und vergleiche Start und Ziel. Bei Spiegelungen an parallelen Achsen zählt der doppelte Abstand.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Verschiebe P(1 | 1) erst um 4 nach rechts und 4 nach oben, dann um 4 nach links. Wo landet P, und welche eine Verschiebung leistet dasselbe?
    −6−4−2246−6−4−2246P
    So fängst du an:
    Nach der ersten: P'(5 | 5)
    Lösung zeigen
    1. Nach der ersten: P'(5 | 5)
    2. Nach der zweiten: P''(1 | 5)
    3. Zusammen: 4 nach oben
    Ergebnis:
    P''(1 | 5); Verschiebung um 4 nach oben
  2. ●23
    Spiegle P(0 | −4) an der senkrechten Geraden x = −2 und danach an der waagerechten Geraden y = 0. Wo landet P? Welche einzelne Abbildung ist das?
    −6−4−2246−6−4−2246P
    Lösung zeigen
    1. Erste Spiegelung: P'(−4 | −4)
    2. Zweite Spiegelung: P''(−4 | 4)
    3. Zusammen: Punktspiegelung am Schnittpunkt der Achsen Z(−2 | 0)
    Ergebnis:
    P''(−4 | 4); Punktspiegelung an Z(−2 | 0)

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ★24
    Stimmt das? „Bei einer Verschiebung gibt es einen Punkt, der liegen bleibt.“
    Lösung zeigen
    1. Jeder Punkt geht denselben Weg, keiner bleibt liegen.
    2. Die Aussage ist falsch.
    Ergebnis:
    falsch

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Verschiebungspfeil
Bei einer Verschiebung geht jeder Punkt denselben Weg.
Spiegeln an einer Geraden
Der Bildpunkt liegt gleich weit hinter der Achse.
Punktspiegelung
Der Spiegelpunkt Z ist die Mitte zwischen Punkt und Bildpunkt.
Drehung um ein Zentrum
Beim Drehen wird der Weg vom Zentrum mitgedreht.
Umlaufsinn
Nur die Achsenspiegelung kehrt den Umlaufsinn um.
Symmetrische Figuren
Eine Figur ist symmetrisch, wenn eine Abbildung sie genau auf sich legt.
Kongruente Figuren
Kongruente Figuren lassen sich durch eine Abbildung genau aufeinanderlegen.
Verkettung
Zwei Abbildungen hintereinander ergeben wieder eine Abbildung.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich begründe mit Abbildungen, dass Figuren kongruent sind.

    25
    Stimmt das? „Bei einer Verschiebung bleibt jede Strecke gleich lang.“
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    wahr

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Ein Muster mit zwölf Ecken im Koordinatensystem soll um 3 Kästchen nach rechts und 5 Kästchen nach unten rücken. Gib die neuen Koordinaten aller Ecken an.

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

Mit dem Werkzeug aus diesem Kapitel: Der Verschiebungspfeil: eine Regel für alle Punkte, x plus 3 und y minus 5.

Wo brauchst du das?

Entdecken

Fliesenmuster, Spielkarten, Tetris-Steine und Spiegelschrift. Beruf: Technisches Zeichnen, Mediengestaltung, Textil- und Fliesendesign.

Wörter

Achsensymmetrisch
links und rechts gleich, wie gespiegelt
Gleichung
zwei Rechnungen, die gleich viel wert sind
Kongruent
gleich groß und gleiche Form
Punktsymmetrisch
um den Punkt gedreht sieht es gleich aus

Wie es zusammenhängt

Das brauchst du vorher: Koordinatensystem und Symmetrie, Symmetrie und Abbildungen, Rationale Zahlen

Darauf baut auf: Ähnlichkeit und Strahlensätze

Lösungen

  1. A'(0 | 2), B'(−5 | 5), C'(0 | −1)
  2. A'(−1 | 6), B'(4 | 5), C'(2 | 2)
  3. A'(−5 | 6), B'(−4 | 2), C'(0 | 0)
  4. A'(5 | −2), B'(−5 | −3), C'(−4 | 4)
  5. A'(−4 | −3), B'(−2 | 0), C'(5 | −6)
  6. A'(5 | −5), B'(2 | 1), C'(3 | 3)
  7. A'(−4 | 4), B'(1 | −3), C'(1 | 1)
  8. A'(0 | −3), B'(−1 | −5), C'(−5 | −1)
  9. A'(3 | −1), B'(0 | −5), C'(−1 | −4)
  10. A'(3 | −2), B'(−4 | −2), C'(−2 | 5)
  11. A'(2 | 5), B'(−1 | −3), C'(4 | −4)
  12. A'(−3 | 1), B'(5 | −1), C'(−4 | −1)
  13. Punktspiegelung
  14. Verschiebung
  15. Achsenspiegelung an y = −2
  16. 90°
  17. 1
  18. 3
  19. wahr
  20. 6 cm, 4 cm, 93°
  21. wahr
  22. P''(1 | 5); Verschiebung um 4 nach oben
  23. P''(−4 | 4); Punktspiegelung an Z(−2 | 0)
  24. falsch
  25. wahr
  26. x = 6 nach rechts, y = 2 nach oben
  27. P'(2 | −4)