Berechnungen am Kreis

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Gerald STACHL

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Übersicht:       
Hilfe
1. Der Umfang des Kreises - die Zahl p
2. Die Länge des Kreisbogens
3. Der Flächeninhalt des Kreises
4. Der Flächeninhalt des Kreissektors
5. Flächeninhalt und Umfang des Kreisringes
6. Zusammenfassung

Der Umfang des Kreises - die Zahl p
 
1.1 Datenerhebung: Umfang des Kreises
http://arcytech.org/java/pi/measuring.html

Verwende das Java-Applet am Ende der angegebenen Seite um den Umfang von 6 Kreisen zu bestimmen.

Notiere dazu (in einer Tabelle) den Durchmesser des eingestellten Kreises
(Regler auf der y-Achse) und den gemessenen Umfang (Regler auf der x-Achse)

Bestimme dann in einer dritten Spalte das Verhältnis zwischen Umfang und Durchmesser der Kreise.


Eintrag in das Lerntagebuch
 
1.2 Zusammenfassung

ZUSAMMENFASSUNG:

Die Messergebnisse zeigen:
Das Verhältnis zwischen Umfang und Durchmesser (U/d) ist ungefähr ______ 
Diese Zahl nennt man p (PI).

Daraus kann man folgende Formeln für den Umfang eines Kreises ableiten:

U = d * ___  = ___* r *____


Eintrag in das Lerntagebuch
 
1.3 Berechnung von p

eine einfache Methode zur Berechnung von p verwendet das Ein- und Umschreiben von regelmäßigen n-Ecken in einen Kreis.

Die Abbildung zeigt dies am Beispiel eines 6-Ecks. Als Kreisradius verwendet man den Wert 1 (Einheitskreis).

Bei einem eingeschriebenen 6-Eck liefert dies eine Seitenkante von 1 (WARUM?? - Begründe!!)


Übertrage eine passende Skizze und die Herleitung in dein Schulübungsheft und notiere die jeweils verwendeten Sätze (Pythagoras, Strahlensatz, ..)

Verwende diese Animation um die nachfolgenden Formeln für die Zusammenhänge zwischen ein- (Seitenlänge = bn) und umgeschriebenen N-Eck (Seitenlänge = an) abzuleiten.

Versuche ebenfalls den Zusammenhang zwischen einbeschriebenen n-Eck und 2n-Eck abzuleiten (bn => b2n).

Die nachfolgende Tabelle liefert die ersten Näherungswerte für PI

Eckenanzahl Seite-Innen Pi-min Pi-max Seite-Außen
6 1,0000 3,0000 3,4641 1,1547
12 0,5176 3,1058 3,2154 0,5359
24 0,2611 3,1326 3,1597 0,2633
48 0,1308 3,1394 3,1461 0,1311
96 0,0654 3,1410 3,1427 0,0655

AUFGABE:
Berechne ausgehend von einem eingeschriebenen Quadrat (b4=2) und einem umgeschriebenen Quadrat (a4=2) Näherungswerte für p.
Verdopple mit der abgeleiteten Formel die Eckenanzahl bis zu einem 64-Eck.
Welche Einschrankung für p ergibt sich daraus?


Vertiefung
 
1.4 Historisches zur Zahl PI

Informiere dich auf folgenden Seiten über historische Berechnungen der Zahl PI.

http://magnet.atp.tuwien.ac.at/scholz/projects/fba/fba.html

http://de.wikipedia.org/wiki/Kreiszahl

http://pi314.at/math/geschichte.html

http://pi314.at

Notiere dir dabei besonders beeindruckende Resultate und versuche eine chronologisch geordnete Tabelle mit den Highlights (aus deiner Sicht) aufzustellen. Diese Tabelle sollte die Entwicklung bis in die heutige Zeit dokumentieren. Dabei sollten auch folgende Fragen geklärt werden:

1.)     Wie viele Stellen von p kennt man heute (ungefähr?)

2.)    Gibt es einen Näherungswert für p auch aus der Bibel?

3.)    Welche Eigenschaften hat die Zahl p? (Was bedeuten diese Begriffe?)

4.)    Welche Genauigkeit von p benötigt man für Berechnungen?


Vertiefung
 
1.5 TEST
http://www.mathe-online.at/materialien/Gerald.Stachl/files/
   kreis4/Umfang/pi_quiz.html

Überprüfe deine Kenntnisse anhand dieses Online Tests!
Selfchecking Test
 
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