Zentrische Streckung und Ähnlichkeit

Bei der zentrischen Streckung arbeiten wir mit:

• Einem Streckungszentrum $S$ als Ausgangspunkt
• Einem Streckungsfaktor $k$ $auch Ähnlichkeitsfaktor genannt$

Wichtige Eigenschaften:

• Der Streckungsfaktor bestimmt, ob eine Figur vergrößert oder verkleinert wird
• Bei k < 1 wird die Figur verkleinert
• Bei k > 1 wird die Figur vergrößert
• Bei negativem Streckfaktor werden Punkte "gespiegelt"
• Flächen verändern sich quadratisch: A' = k² · A

Ähnlichkeit von Figuren besteht, wenn:

• Alle entsprechenden Seitenverhältnisse gleich sind: $\frac{a}{a'} = \frac{b}{b'} = \frac{c}{c'}$
• Die entsprechenden Winkel gleich sind

Die Strahlensätze helfen uns, aus bekannten Längen unbekannte zu berechnen:

• Erster Strahlensatz: $\frac{|SA_1|}{|SA_2|} = \frac{|SB_1|}{|SB_2|}$
• Zweiter Strahlensatz: $\frac{|SA_1|}{|SA_2|} = \frac{|A_1B_1|}{|A_2B_2|}$
• Erweiterter erster Strahlensatz: $\frac{|SA_1|}{|SA_2|} = \frac{|SB_1|}{|SB_2|} = \frac{|A_1A_2|}{|B_1B_2|}$

Wichtige Formel: Bei den Strahlensätzen ist das Verhältnis der entsprechenden Strecken konstant. Dies ist die Grundlage für viele Berechnungen in der Geometrie und findet Anwendung in Klassenarbeiten der 9. Klasse.

Die Strahlensätze funktionieren sowohl bei parallelen als auch bei sich schneidenden Geraden, wobei die Formeln identisch bleiben.

Zentrische Streckung - Grundlagen

Die zentrische Streckung ist ein geometrisches Verfahren zur maßstäblichen Vergrößerung oder Verkleinerung von Figuren. Diese Methode ist besonders in der 9. Klasse ein wichtiges Thema.

So funktioniert eine zentrische Streckung:

• Wir benötigen ein Zentrum Z als festen Bezugspunkt
• Der Streckfaktor k bestimmt die Größenveränderung
• Jeder Punkt der Originalfigur wird entlang des Strahls vom Zentrum aus verschoben

Beispiel einer zentrischen Streckung:

Um eine Figur mit dem Faktor k = 2 und dem Zentrum Z zu strecken:

1. Wähle einen Eckpunkt A der Figur
2. Zeichne den Strahl von Z durch A
3. Trage auf diesem Strahl den Bildpunkt A' so ein, dass ZA' = 2 · ZA
4. Wiederhole dies für alle Eckpunkte
5. Verbinde die Bildpunkte zu einer neuen Figur

Merksatz: Bei der zentrischen Streckung mit Faktor k > 0 gilt stets: Die Entfernung jedes Bildpunkts vom Streckungszentrum ist genau k-mal so groß wie die des Originalpunkts. Für Übungen und Klassenarbeiten ist es wichtig zu wissen, dass bei k > 1 eine Vergrößerung und bei k < 1 eine Verkleinerung erfolgt.

Wichtige Eigenschaften:

• Figur und Bildfigur sind stets zueinander ähnlich
• Entsprechende Strecken sind parallel zueinander
• Alle Winkel bleiben unverändert
• Alle Strecken werden mit dem Faktor k multipliziert
• Flächeninhalte werden mit k² multipliziert

Diese Eigenschaften machen die zentrische Streckung zu einem wertvollen Werkzeug in der Geometrie und finden Anwendung in vielen Alltagssituationen, von der Fotografie bis zur Architektur.

Zentrische Streckung - Konstruktion

Die zentrische Streckung ist ein wichtiges Verfahren, das in Arbeitsblättern und Klassenarbeiten häufig vorkommt. So führst du eine zentrische Streckung durch:

Schritt-für-Schritt-Anleitung:

• Wähle ein Streckungszentrum S $oft bereits vorgegeben$
• Lege einen Streckfaktor k fest $Vergrößerungs- oder Verkleinerungsfaktor$
• Zeichne Strahlen von S durch jeden Eckpunkt der Ausgangsfigur
• Trage auf jedem Strahl das k-fache der ursprünglichen Länge ab
• Verbinde die neuen Punkte zur gestreckten Figur

Beispiel mit k = 2: In diesem Fall wird jede Strecke vom Zentrum S aus verdoppelt. Wenn ein Punkt A ursprünglich 3 Einheiten von S entfernt ist, wird der Bildpunkt A' 6 Einheiten von S entfernt sein.

Anwendungsbeispiel: In der Praxis wird die zentrische Streckung verwendet, um maßstabsgetreue Vergrößerungen zu erstellen. Beim Zeichnen mit k = 2 wird jeder Punkt doppelt so weit vom Zentrum entfernt platziert, was zu einer Figur führt, die in jeder Dimension doppelt so groß ist.

Zu beachten:

• Die Form der Figur bleibt erhalten $Ähnlichkeit$
• Alle Winkel bleiben gleich
• Parallele Linien bleiben parallel
• Bei einem Viereck werden alle vier Eckpunkte entsprechend gestreckt

Für die Konstruktion brauchst du:

• Lineal
• Zirkel $für präzise Messungen$
• Bleistift und Papier

Zentrische Streckung ist besonders wichtig für Aufgaben zum Zeichnen in der 9. Klasse und erscheint häufig in PDF-Arbeitsblättern und Übungen zur Ähnlichkeit.

Durchführung einer zentrischen Streckung

Die zentrische Streckung ist ein geometrisches Verfahren, das du in der Schule genau verstehen solltest. Hier lernst du, wie man sie praktisch durchführt.

Für positive Streckfaktoren $k > 0$:

1. Zeichne einen Strahl vom Streckzentrum S durch einen Punkt P der Ausgangsfigur
2. Miss die Strecke SP und multipliziere diese Länge mit dem Streckfaktor k
3. Trage die neue Länge $k · SP$ auf dem Strahl ab, um den Bildpunkt P' zu erhalten
4. Wiederhole diesen Vorgang für alle wichtigen Punkte der Figur $bei Vielecken alle Eckpunkte$

Für negative Streckfaktoren $k < 0$:

1. Zeichne eine Gerade durch S und P
2. Multipliziere die Länge SP mit dem Betrag von k
3. Trage diese Länge auf der gegenüberliegenden Seite von S ab
4. Du erhältst so den Bildpunkt P' auf der anderen Seite des Zentrums

Wichtiger Hinweis: Bei negativem Streckfaktor $z.B. k = -2$ wird die Figur nicht nur vergrößert oder verkleinert, sondern zusätzlich am Streckzentrum S gespiegelt. Dies ist ein wichtiges Konzept für Aufgaben in Klassenarbeiten der 9. Klasse.

Praktische Tipps:

• Nutze ein Lineal für genaue Messungen
• Markiere das Streckzentrum S deutlich
• Beschrifte alle Originalpunkte und ihre entsprechenden Bildpunkte
• Zeichne die Strahlen dünn, damit die Konstruktion übersichtlich bleibt

Die zentrische Streckung mit negativem Streckfaktor ist eine Kombination aus Streckung und Punktspiegelung und erscheint häufig in Übungen zur zentrischen Streckung.

Strahlensätze - Lernzettel

Die Strahlensätze sind fundamentale Werkzeuge in der Geometrie, mit denen wir unbekannte Längen berechnen können. Sie sind besonders wichtig für Aufgaben zur Ähnlichkeit.

Erster Strahlensatz: Wenn zwei Halbgeraden a und b mit gemeinsamen Anfangspunkt S von zwei Parallelen g und h geschnitten werden, dann gilt: $\frac{|SA_1|}{|SA_2|} = \frac{|SB_1|}{|SB_2|}$

• Das Längenverhältnis der Strecken auf der einen Halbgerade ist gleich dem Verhältnis auf der anderen Halbgerade

Zweiter Strahlensatz: Bei parallelen Geraden g und h gilt zusätzlich: $\frac{|SA_1|}{|SA_2|} = \frac{|A_1B_1|}{|A_2B_2|}$ und $\frac{|SB_1|}{|SB_2|} = \frac{|A_1B_1|}{|A_2B_2|}$

• Das Verhältnis der Strecken vom Scheitel zu den Parallelen ist gleich dem Verhältnis der Abschnitte auf den Parallelen

Erweiterter erster Strahlensatz: Bei parallelen Geraden g und h gilt auch: $\frac{|A_1A_2|}{|SA_1|} = \frac{|B_1B_2|}{|SB_1|}$ und $\frac{|A_1A_2|}{|SA_2|} = \frac{|B_1B_2|}{|SB_2|}$

Praxistipp: Stelle bei Strahlensatzaufgaben die gesuchte Variable x immer in den Zähler eines Bruchs. Dies macht das Umformen der Formeln einfacher. Die Strahlensätze erscheinen häufig in PDF-Übungsblättern und Klassenarbeiten zur Ähnlichkeit und zentrischen Streckung.

Vorgehensweise bei Aufgaben:

1. Fertige eine übersichtliche Skizze an
2. Identifiziere, welcher Strahlensatz anzuwenden ist
3. Schreibe die Formel mit Buchstaben auf
4. Setze dann die bekannten Zahlen ein
5. Stelle die Gleichung nach der gesuchten Größe um

Mit den Strahlensätzen lassen sich viele Winkel- und Streckenlängenberechnungen elegant lösen, besonders bei Dreiecken und in Verbindung mit der zentrischen Streckung.