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Teilverhältnisse

Teilverhältnisse

Bei Teilverhältnissen geht es darum, Teilstrecken miteinander ins Verhältnis zu setzen. Stell Dir vor, Du willst Dich mit einem Freund treffen. Jedoch habt Ihr beide sehr viel zu tun und keiner von Euch würde es zeitlich schaffen, den ganzen Weg zu laufen. Ihr entschließt Euch also den Weg zu teilen und Euch in der Mitte zu treffen. Ihr habt Euch die Strecke im Verhältnis \(1:1\) geteilt. Was es mit diesem Streckenteilen im Verhältnis auf sich hat, was die Definition von Teilverhältnissen ist und wie Du ein Teilungsverhältnis mit Vektoren berechnen kannst, erfährst Du in dieser Erklärung.

Teilverhältnisse – Definition

Das Teilen kennst Du bereits aus der Algebra als Division. In der analytischen Geometrie wird darunter das Auseinandernehmen von Strecken in Teilstrecken verstanden.

Als Teilverhältnis wird in der Geometrie das Verhältnis von zwei Teilstrecken einer gegebenen Strecke verstanden. Dabei wird die Strecke \(\overline {AB}\) durch einen Punkt \(T\) in die beiden Teilstrecken \(\overline{AT}\) und \(\overline{TB}\) geteilt.

Es gilt:

\[\lambda=\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}\]

\(\lambda\) nennt sich lambda und gibt hierbei das Teilungsverhältnis der beiden Teilstrecken \(\overline{AT}\) und \(\overline{TB}\) an.

Teilverhältnisse Definition StudySmarterAbb. 1 - Teilverhältnisse Definition

Je nachdem, welchen Wert \(\lambda\) annimmt, kannst Du die Eigenschaften der Teilung daran festmachen.

Die folgenden Eigenschaften der Teilung kannst Du anhand von \(\lambda\) feststellen.

  • Von einer inneren Teilung wird gesprochen, wenn \(\lambda>0\) ist, also \(T\) zwischen \(A\) und \(B\) liegt.
    • Wenn \(T\) sich von innen \(B\) nähert, strebt \(\lambda\rightarrow\infty\).
    • Wenn \(T\) sich von innen \(A\) nähert, strebt \(\lambda\rightarrow0\).
    • Wenn \(T\) der Mittelpunkt der Strecke \(\overline {AB}\) ist, ist \(\lambda=1\).
  • Von einer äußeren Teilung wird gesprochen, wenn \(\lambda<0\) ist, also \(T\) außerhalb der Strecke \(\overline {AB}\) liegt.
    • Wenn \(T\) außerhalb der Strecke \(\overline {AB}\) auf der Seite von \(B\) liegt, dann gilt \(\lambda<-1\).
      • Wenn \(T\) sich von außen \(B\) nähert, strebt \(\lambda\rightarrow-\infty\).
    • Wenn \(T\) außerhalb der Strecke \(\overline {AB}\) auf der Seite von \(A\) liegt, dann gilt \(-1<\lambda<0\).
      • Wenn \(T\) sich von außen \(A\) nähert, strebt \(\lambda\rightarrow0\).

Bei einem Tausch von den Punkten \(A\) und \(B\) verändert sich auch das Streckenverhältnis. Die einzige Ausnahme bildet der Fall, wenn \(T\) im Mittelpunkt der Strecke liegt. Dann bleibt das Verhältnis unverändert.

Teilverhältnisse Tausch StudySmarterAbb. 2 - Teilverhältnisse Tausch.

Goldener Schnitt – besonderes Teilverhältnis

Der Goldene Schnitt ist ein besonderes Teilverhältnis, welches in der Kunst und Architektur häufig als ideale Proportion angesehen wird. Er wird auch als Inbegriff von Ästhetik und Harmonie bezeichnet.

Der Goldene Schnitt, auch stetige oder göttliche Teilung genannt, ist ein besonderes Teilverhältnis, für welches folgendes Streckenverhältnis gilt:

\[\lambda=\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}=\frac{1+\sqrt{5}}{2}\approx 1{,}618\]

Mehr zum Goldenen Schnitt erfährst Du in der Erklärung "Goldener Schnitt".

Teilverhältnisse – berechnen

Wenn Du ein Streckenverhältnis zweier Teilstrecken berechnen möchtest, teilst Du die Länge einer Teilstrecke durch die andere. Da Du aber meistens nur den Anfangspunkt \(A\), den Endpunkt \(B\) und den Teilpunkt \(T\) der Strecke kennst, musst Du zunächst die Längen der Teilstrecken berechnen. Die Berechnung für das Teilverhältnis besteht also aus drei Schritten:

  • Schritt 1: Bilde die Richtungsvektoren der Teilstrecken \(\overrightarrow{AT}\) und \(\overrightarrow{TB}\).
  • Schritt 2: Berechne den Betrag der beiden Richtungsvektoren für die jeweiligen Längen der Teilstrecken.
  • Schritt 3: Berechne das Verhältnis der beiden Längen \(\rightarrow \frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}\).

Aufgabe 1

Eine Strecke \(\overline{AB}\) hat den Anfangspunkt bei \(A (1|4)\) und den Endpunkt bei \(B(5|-3)\). Diese Strecke wird von einem Punkt \(T(4|-1{,}25)\) geteilt. Berechne das Teilungsverhältnis und begründe anhand der Eigenschaften der Teilungsverhältnisse, wo \(T\) auf der Strecke liegt.

Lösung

Schritt 1:

Stelle zuerst die Richtungsvektoren \(\overrightarrow{AT}\) und \(\overrightarrow{TB}\) auf.

\begin{align} \overrightarrow{AT}&=\left(\begin{array}{c} 4-1 \\ -1{,}25-4 \end{array}\right) \\[0.2cm]\overrightarrow{AT}&=\left(\begin{array}{c} 3 \\ -5{,}25 \end{array}\right) \\\\ \overrightarrow{TB}&=\left(\begin{array}{c} 5-4 \\ -3-(-1{,}25) \end{array}\right) \\[0.2cm]\overrightarrow{TB}&=\left(\begin{array}{c} 1 \\ -1{,}75 \end{array}\right) \end{align}

Schritt 2:

Bestimme jetzt die beiden Streckenlängen \(\overline{AT}\) und \(\overline {TB}\). Dafür berechnest Du den Betrag der Richtungsvektoren aus Schritt 1.

\begin{align} d(\overrightarrow{AT})&=\sqrt{3^2+(-5{,}25)^2} \\ d(\overrightarrow{AT})&=\sqrt{36{,}5625}\,[LE]\approx 6{,}047 \,[LE] \\\\ d(\overrightarrow{TB})&=\sqrt{1^2+(-1{,}75)^2} \\d(\overrightarrow{TB})&=\sqrt{4{,}0625}\,[LE] \approx 2{,}016\, [LE] \end{align}

Schritt 3:

Jetzt setzt Du die beiden Strecken in ein Verhältnis.

\begin{align} \lambda&=\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}} \\[0.2cm] \lambda&=\frac{{6{,}047}}{{2{,}016}} \\[0.2cm] \lambda&=3\end{align}

Das Verhältnis der beiden Strecken liegt bei \(3:1\). Damit liegt der Punkt \(T\) näher an Punkt \(B\) als an dem Punkt \(A\).

Teilverhältnisse berechnen StudySmarterAbb. 3 - Teilverhältnis berechnen.

Teilverhältnisse Vektoren

Neben der Berechnung über die Länge der Teilstrecken kannst Du das Teilverhältnis der Strecke auch bestimmen, indem Du die Richtungsvektoren direkt miteinander ins Verhältnis setzt \[\rightarrow \overrightarrow{AT}=r\cdot \overrightarrow{TB}\]

Schau Dir das mal bei den Teilsrecken aus Aufgabe 1 an.

Die Richtungsvekroen lauten:

\begin{align} \overrightarrow{AT}&=\left(\begin{array}{c} 3 \\ -5{,}25 \end{array}\right) \\[0.2cm]\overrightarrow{TB}&=\left(\begin{array}{c} 1 \\ -1{,}75 \end{array}\right) \end{align}

Jetzt stellst Du das Verhältnis in der Form \(\overrightarrow{AT}=r\cdot \overrightarrow{TB}\) auf.

\begin{align} \overrightarrow{AT}&=r\cdot\overrightarrow{TB} \\[0.2cm]\left(\begin{array}{c} 3 \\ -5{,}25 \end{array}\right) &= r\cdot \left(\begin{array}{c} 1 \\ -1{,}75 \end{array}\right) \end{align}

Daraus ergibt sich jetzt ein Gleichungssystem, aus dem Du die Lösung für \(r\) bestimmen kannst.

\begin{align}3&=1r && \\ -5{,}25&=-1{,}75r &|&:(-1{,}75) \\ 3&=r \end{align}

Die Variable \(r\) ist somit 3, woraus sich das folgende Verhältnis ergibt:

\[\overrightarrow{AT}=3\cdot \overrightarrow{TB}\]

Das Verhältnis ist also \(3:1\), was identisch mit dem aus dem vorigen Beispiel ist.

Teilverhältnisse – Vektorielle Beweise

Ein Beweis ist der Nachweis darüber, dass ein Sachverhalt so ist, wie angenommen wurde.

Beim vektoriellen Beweis zu Teilverhältnissen sollen also Nachweise berechnet werden, dass zum Beispiel der Schwerpunkt eines Dreiecks immer die Seitenhalbierenden in dem Verhältnis \(1:2\) teilt.

Mithilfe der Teilverhältnisse kannst Du einige mathematische Sachverhalte beweisen.

  1. Suche alle Voraussetzungen aus der Aufgabe heraus.
  2. Schreibe die Behauptung auf.
  3. Beginne den Beweis mithilfe der Voraussetzungen und der Behauptung.

Wie so oft kann es Dir helfen, eine Skizze vor dem Aufstellen der Voraussetzung anzufertigen. Mithilfe der Skizze kannst Du auch die Voraussetzungen häufig leichter finden und kannst grafisch nachvollziehen, was Du gerade rechnest.

Aufgabe 2

Beweise, dass der Schwerpunkt \(S\) eines beliebigen Dreiecks \(ABC\) die Seitenhalbierenden in dem Verhältnis \(1:2\) teilt.

Teilverhältnisse Skizze vektorielle Beweise StudySmarterAbb. 4 - Skizze - vektorielle Beweise zu Teilverhältnissen.

Lösung

Der Skizze kannst Du folgende Voraussetzungen entnehmen.

\begin{align} \vec{t}&=\frac{\vec{a}+\vec{b}}{2} \\[0.2cm] \vec{r}&=\frac{\vec{a}}{2}-\vec{b} \end{align}

\(\vec{a},\,\vec{b}\) sind linear unabhängig, also nicht parallel.

Nachdem die Voraussetzungen aufgestellt sind, kannst Du nun mithilfe dieser die Behauptung aufstellen.

\[S=\frac{2}{3}\vec{t}+\frac{1}{3}\vec{r}\]

Jetzt beginnst Du den Beweis. Dafür nimmst Du einen \(x\) Teil des \(\vec{t}\) Vektors plus einen \(y\) Teil des \(\vec{r}\) Vektors und kommst dann bei der Hälfte des \(\vec{a}\) Vektors an.

\[x\cdot \vec{t}+y\cdot \vec{r}=\frac{\vec{a}}{2}\]

Nun ersetzt Du \(\vec{t}\) und \(\vec{r}\) und fasst danach so weit es geht zusammen.

\begin{align} x\cdot \frac{\vec{a}+\vec{b}}{2}+y\cdot \left(\frac{\vec{a}}{2}-\vec{b}\right)&=\frac{\vec{a}}{2} \\[0.2cm] x\cdot \frac{\vec{a}}{2}+y\cdot \frac{\vec{a}}{2}-\frac{\vec{a}}{2}+x\cdot \frac{\vec{b}}{2}-y\cdot \vec{b}&=\vec{0} \\[0.2cm] \vec{a}\cdot\left(\frac{x}{2}+\frac{y}{2}-\frac{1}{2}\right)+\vec{b}\cdot\left(\frac{x}{2}-y\right)&=\vec{0} \end{align}

Um die Gleichung mit dem \(\vec{0}\) zu erfüllen, müssen beide Klammerterme null werden. Also benötigst Du ein Gleichungssystem. Dieses löst Du und erhältst für \(x\) und \(y\) das Teilungsverhältnis.

\begin{align} \frac{x}{2}+\frac{y}{2}-\frac{1}{2}&=0 &|&\cdot 2 &|&+1\\[0.2cm] x+y&=1 \\[0.2cm] \frac{x}{2}-y&=0 &|&+y \\[0.2cm] y&=\frac{x}{2} \\[0.2cm] x+\frac{x}{2}&=1 &|&\cdot 2 &|&:3 \\[0.2cm] x&=\frac{2}{3} \\[0.2cm] y&=\frac{1}{3} \end{align}

Du erhältst für \(x=\frac{2}{3}\) und \(y=\frac{1}{3}\). Damit wäre das Teilungsverhältnis der Behauptung bewiesen. Die Seitenhalbierenden werden in dem Verhältnis \(1:2\) vom Schwerpunkt geteilt.

Teilverhältnisse – Doppelverhältnis

Neben dem einfachen Teilungsverhältnis, wo eine Strecke durch einen Punkt geteilt wird, gibt es auch das Doppelverhältnis. Bei diesem wird eine Strecke durch zwei Punkte geteilt.

Als Doppelverhältnis wird in der Geometrie das Verhältnis von zweier Teilverhältnisse verstanden. Dabei wird die Strecke \(\overline {AB}\) durch einen Punkt \(T\) und \(S\) in die Teilstrecken \(\overline{AT}\), \(\overline {AS}\) und \(\overline {TB}\), \(\overline{SB}\) geteilt.

Es gilt:

\[\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}:\frac{\overline{AS}}{\overline{SB}}\]

Je nachdem, welches Teilungsverhältnis angenommen wird, kannst Du die Eigenschaften der Teilung daran festmachen.

Die möglichen Eigenschaften der Doppelverhältnisse sind:

  • Wenn das Doppelverhältnis positiv ist, liegen beide Punkte \(T\) und \(S\) zwischen \(A,\,B\) oder beide Punkt \(T\) und \(S\) außerhalb von \(A,\,B\).
  • Wenn das Doppelverhältnis negativ ist, liegt einer der beiden Punkte \(T\) und \(S\) innerhalb von \(A,\,B\) und der andere außerhalb von \(A,\,B\).
  • Wenn das Doppelverhältnis \(-1\) ergibt, liegt eine harmonische Teilung vor. Einer der beiden Punkte \(T\) und \(S\) liegt innerhalb von \(A,\,B\) und der andere außerhalb von \(A,\,B\).

Eine mögliche harmonische Teilung könnte folgendermaßen aussehen. Dabei wird die Strecke \(\overline{AB}\) im Verhältnis \(3:1\) von \(T\) geteilt. Die äußere Teilung durch \(S\) erfolgt ebenfalls im Verhältnis \(3:1\), wobei jedoch \(\overline {AB}\) als Teilstrecke der Strecke \(\overline{AS}\) verstanden wird.

Teilverhältnisse harmonische Teilung StudySmarterAbb. 5 - harmonische Teilung.

Teilverhältnisse – Vektoren: Aufgaben

Jetzt kannst Du Dein eben erlerntes Wissen testen.

Aufgabe 3

Berechne das Teilverhältnis der Strecke \(\overline{AB}\) durch den Punkt \(T(7|7)\). Die Strecke \(\overline{AB}\) startet im Punkt \(A(2|6)\) und endet im Punkt \(B(12|8)\).

Lösung

Schritt 1:

Stelle zuerst die Richtungsvektoren \(\overrightarrow{AT}\) und \(\overrightarrow{TB}\) auf.

\begin{align} \overrightarrow{AT}&=\left(\begin{array}{c} 7-2 \\ 7-6 \end{array}\right) \\[0.2cm]\overrightarrow{AT}&=\left(\begin{array}{c} 5 \\ 1 \end{array}\right) \\\\ \overrightarrow{TB}&=\left(\begin{array}{c} 12-7 \\ 8-7 \end{array}\right) \\[0.2cm]\overrightarrow{TB}&=\left(\begin{array}{c} 5 \\ 1 \end{array}\right) \end{align}

Schritt 2:

Bestimme jetzt die beiden Streckenlängen \(\overline{AT}\) und \(\overline {TB}\). Dafür berechnest Du den Betrag der Richtungsvektoren aus Schritt 1.

\begin{align} d(\overrightarrow{AT})&=\sqrt{5^2+1^2} \\ d(\overrightarrow{AT})&=\sqrt{26}\,[LE]\approx 5{,}099 \,[LE] \\\\ d(\overrightarrow{TB})&=\sqrt{5^2+1^2} \\ d(\overrightarrow{TB})&=\sqrt{26}\,[LE] \approx 5{,}099\, [LE] \end{align}

Schritt 3:

Jetzt setzt Du die beiden Strecken in ein Verhältnis.

\begin{align} \lambda&=\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}} \\[0.2cm] \lambda&=\frac{{5{,}099}}{{5{,}099}} \\[0.2cm] \lambda&=1\end{align}

Das Verhältnis der beiden Strecken liegt bei \(1:1\). Damit liegt der Punkt \(T\) in der Mitte der Strecke \(\overline{AB}\).

Aufgabe 4

Berechne das Doppelverhältnis der Strecke \(\overline{AB}\) durch den Punkt \(T(4|6{,}8)\) und \(S(14|2{,}8)\). Die Strecke \(\overline{AB}\) startet im Punkt \(A(10|-4)\) und endet im Punkt \(B(16|2)\).

Lösung

Schritt 1:

Stelle zuerst die Richtungsvektoren \(\overrightarrow{AT}\), \(\overrightarrow{TB}\) und \(\overrightarrow{AS}\), \(\overrightarrow{SB}\) auf.

\begin{align} \overrightarrow{AT}&=\left(\begin{array}{c} 4-10 \\ 6{,}8-(-4) \end{array}\right) \\[0.2cm] \overrightarrow{AT}&=\left(\begin{array}{c} -6 \\ 10{,}8 \end{array}\right) \\\\ \overrightarrow{TB}&=\left(\begin{array}{c} 16-4 \\ 2-6{,}8 \end{array}\right) \\[0.2cm] \overrightarrow{TB}&=\left(\begin{array}{c} 12 \\ -4{,}8 \end{array}\right) \\\\\overrightarrow{AS}&=\left(\begin{array}{c} 14-10 \\ 2{,}8-(-4) \end{array}\right) \\[0.2cm] \overrightarrow{AS}&=\left(\begin{array}{c} 4 \\ 6{,}8 \end{array}\right) \\\\ \overrightarrow{SB}&=\left(\begin{array}{c} 16-14 \\ 2-2{,}8 \end{array}\right) \\[0.2cm] \overrightarrow{SB}&=\left(\begin{array}{c} 4 \\ -0{,}8 \end{array}\right) \end{align}

Schritt 2:

Bestimme jetzt die Streckenlängen \(\overline{AT}\), \(\overline {TB}\) und \(\overline{AS}\), \(\overline {SB}\). Dafür berechnest Du den Betrag der Richtungsvektoren aus Schritt 1.

\begin{align} d(\overrightarrow{AT})&=\sqrt{(-6)^2+10{,}8^2} \\ d(\overrightarrow{AT})&=\sqrt{152{,}64}\,[LE]\approx 12{,}354 \,[LE] \\\\ d(\overrightarrow{TB})&=\sqrt{12^2+(-4{,}8)^2} \\ d(\overrightarrow{TB})&=\sqrt{167{,}04}\,[LE] \approx 12{,}924\, [LE] \\\\ d(\overrightarrow{AS})&=\sqrt{4^2+6{,}8^2} \\ d(\overrightarrow{AS})&=\sqrt{62{,}24}\,[LE]\approx 7{,}889 \,[LE] \\\\ d(\overrightarrow{SB})&=\sqrt{4^2+(-0{,}8)^2} \\ d(\overrightarrow{SB})&=\sqrt{16{,}64}\,[LE] \approx 4{,}079\, [LE]\end{align}

Schritt 3:

Jetzt setzt Du die Strecken in die Formel des Doppelverhältnisses ein.

\begin{align}\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}&:\frac{\overline{AS}}{\overline{SB}} \\\\ \frac{{12{,}354}}{{12{,}924}}&:\frac{7{,}889}{4{,}079} \\[0.2cm] 0{,}956&:1{,}934 \end{align}

Die Strecke wird von \(T\) und \(S\) im Verhältnis \(0{,}956:1{,}934\) geteilt.

Teilverhältnisse – Das Wichtigste

  • Als Teilverhältnis wird in der Geometrie das Verhältnis von zwei Teilstrecken einer gegebenen Streckeverstanden. Dabei wird die Strecke \(\overline {AB}\) durch einen Punkt \(T\) in die beiden Teilstrecken \(\overline{AT}\) und \(\overline{TB}\) geteilt.

    Es gilt: \[\lambda=\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}\]

    \(\lambda\) gibt hierbei das Teilungsverhältnis der beiden Teilstrecken \(\overline{AT}\) und \(\overline{TB}\) an.

  • Du kannst das Teilungsverhältnis zweier Strecken wie folgt mithilfe von Vektoren berechnen:
    • Schritt 1: Bilde die Richtungsvektoren der Teilstrecken \(\overrightarrow{AT}\) und \(\overrightarrow{TB}\).
    • Schritt 2: Berechne den Betrag der beiden Richtungsvektoren für die jeweiligen Längen der Teilstrecken.

    • Schritt 3: Berechne das Verhältnis der beiden Längen \(\rightarrow \frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}\).

  • Du kannst das Teilverhältnis der Strecke auch bestimmen, indem Du die Richtungsvektoren direkt miteinander ins Verhältnis setzt. \(r\) gibt dabei das Teilverhältnis an. \[\rightarrow \overrightarrow{AT}=r\cdot \overrightarrow{TB}\]
  • Als Doppelverhältnis wird in der Geometrie das Verhältnis zweier Teilverhältnisse verstanden. Dabei wird die Strecke \(\overline {AB}\) durch einen Punkt \(T\) und \(S\) in die Teilstrecken \(\overline{AT}\), \(\overline {AS}\) und \(\overline {TB}\), \(\overline{SB}\) geteilt.

    Es gilt: \[\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}:\frac{\overline{AS}}{\overline{SB}}\]

Häufig gestellte Fragen zum Thema Teilverhältnisse

Beim Goldenen Schnitt wird eine Strecke in einem bestimmten Verhältnis geteilt. Es handelt sich also um ein Teilverhältnis. Dieses Teilverhältnis liegt bei rund 3,236 zu 2.

Ein Teilungsverhältnis ist ein Verhältnis von zwei Teilstrecken einer Gesamtstrecke. Dabei wird festgestellt, wie sich die eine Strecke in Bezug zur anderen Strecke verhält.

Ein Vektor ist keine Strecke, sondern eine Richtungsangabe, welche ortsunabhängig ist. Eine Strecke ist eine ungerichtete Verbindung zwischen zwei Punkten.

Der Goldene Schnitt wirkt ästhetisch und harmonisch auf den Betrachter. Er wird deshalb besonders häufig in der Kunst und Architektur gebraucht.

Finales Teilverhältnisse Quiz

Frage

Definiere das Teilverhältnis.

Antwort anzeigen

Antwort

Als Teilverhältnis wird in der Geometrie das Verhältnis von zwei Teilstrecken einer gegebenen Strecke verstanden. Dabei wird die Strecke \(\overline {AB}\) durch einen Punkt \(T\) in die beiden Teilstrecken \(\overline{AT}\) und \(\overline{TB}\) geteilt.

Es gilt:

\[\lambda=\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}\]

\(\lambda\) gibt hierbei das Teilungsverhältnis der beiden Teilstrecken \(\overline{AT}\) und \(\overline{TB}\) an.

Frage anzeigen

Frage

Gib die möglichen Eigenschaften nach  \(\lambda\) einer inneren Teilung an.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Wenn \(T\) sich von innen \(B\) nähert, strebt \(\lambda\rightarrow\infty\).
  • Wenn \(T\) sich von innen \(A\) nähert, strebt \(\lambda\rightarrow0\).
  • Wenn \(T\) der Mittelpunkt der Strecke \(\overline {AB}\) ist, ist \(\lambda=1\).

Frage anzeigen

Frage

Gib die möglichen Eigenschaften nach \(\lambda\) einer äußeren Teilung an.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Wenn \(T\) außerhalb der Strecke \(\overline {AB}\) auf der Seite von \(B\) liegt, dann gilt \(\lambda<-1\). 
    • Wenn \(T\) sich von außen \(B\) nähert, strebt \(\lambda\rightarrow-\infty\).
  • Wenn \(T\) außerhalb der Strecke \(\overline {AB}\) auf der Seite von \(A\) liegt, dann gilt \(-1<\lambda<0\). 
    • Wenn \(T\) sich von außen \(A\) nähert, strebt \(\lambda\rightarrow0\).

Frage anzeigen

Frage

Welches Teilungsverhältnis beschreibt der Goldene Schnitt?

Antwort anzeigen

Antwort

\[\lambda=\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}=\frac{1+\sqrt{5}}{2}\approx 1{,}618\]

Frage anzeigen

Frage

Definiere das Doppelverhältnis.

Antwort anzeigen

Antwort

Als Doppelverhältnis wird in der Geometrie das Verhältnis von zweier Teilverhältnisse verstanden. Dabei wird die Strecke \(\overline {AB}\) durch einen Punkt \(T\) und \(S\) in die Teilstrecken \(\overline{AT}\), \(\overline {AS}\) und \(\overline {TB}\), \(\overline{SB}\) geteilt.

Es gilt: \[\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}:\frac{\overline{AS}}{\overline{SB}}\]

Frage anzeigen

Frage

Vervollständige den Satz.

Wenn das Doppelverhältnis positiv ist, ...

Antwort anzeigen

Antwort

liegen beide Punkte \(T\) und \(S\) zwischen \(A,\,B\) oder beide Punkt \(T\) und \(S\) außerhalb von \(A,\,B\).

Frage anzeigen

Frage

Vervollständige den Satz.

Wenn das Doppelverhältnis negativ ist, ...

Antwort anzeigen

Antwort

liegt einer der beiden Punkte \(T\) und \(S\) innerhalb von \(A,\,B\) und der andere außerhalb von \(A,\,B\).

Frage anzeigen

Frage

Wie wird das Doppelverhältnis \(-1 \) noch genannt?

Antwort anzeigen

Antwort

harmonische Teilung

Frage anzeigen

Frage

Was liegt bei einer harmonischen Teilung vor?

Antwort anzeigen

Antwort

Einer der beiden Punkte \(T\) und \(S\) liegt innerhalb von \(A,\,B\) und der andere außerhalb von \(A,\,B\).

Frage anzeigen

Frage

Die Strecke \(\overline {AB}\) mit den Punkten \(A(2|1)\) und \(B(12|1)\) wird von dem Punkt \(T(7|1)\) geteilt. Berechne das Teilungsverhältnis.

Antwort anzeigen

Antwort

Schritt 1:

Stelle zuerst die Richtungsvektoren \(\overrightarrow{AT}\) und \(\overrightarrow{TB}\) auf. 

\begin{align} \overrightarrow{AT}&=\left(\begin{array}{c} 7-2 \\ 1-1 \end{array}\right) \\[0.2cm]\overrightarrow{AT}&=\left(\begin{array}{c} 5 \\ 0 \end{array}\right) \\\\ \overrightarrow{TB}&=\left(\begin{array}{c} 12-7 \\ 1-1 \end{array}\right) \\[0.2cm]\overrightarrow{TB}&=\left(\begin{array}{c} 5 \\ 0 \end{array}\right) \end{align}

Schritt 2:

Bestimme jetzt die beiden Streckenlängen \(\overline{AT}\) und \(\overline {TB}\). Dafür berechnest Du den Betrag der Richtungsvektoren aus Schritt 1.

\begin{align} d(\overrightarrow{AT})&=\sqrt{5^2+0^2} \\ d(\overrightarrow{AT})&=\sqrt{25}\,[LE]= 5 \,[LE] \\\\ d(\overrightarrow{TB})&=\sqrt{5^2+0^2} \\ d(\overrightarrow{TB})&=\sqrt{25}\,[LE]= 5\, [LE] \end{align}

Schritt 3:

Jetzt setzt Du die beiden Strecken in ein Verhältnis.

\begin{align} \lambda&=\frac{\overline{AT}}{\overline{TB}} \\[0.2cm] \lambda&=\frac{5}{5} \\[0.2cm] \lambda&=1 \end{align}

Das Verhältnis der beiden Strecken liegt bei \(1:1\). 

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe die Schritte zur Berechnung eines Teilverhältnisses.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Schritt 1: Bilde die Richtungsvektoren der Teilstrecken \(\overrightarrow{AT}\) und \(\overrightarrow{TB}\).
  • Schritt 2: Berechne den Betrag der beiden Richtungsvektoren für die jeweiligen Längen der Teilstrecken.
  • Schritt 3: Berechne das Verhältnis der beiden Längen \(\rightarrow \frac{\overline{AT}}{\overline{TB}}\).

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