Direkt zum Inhalt

Hemmes mathematische Rätsel: Wie groß ist der Flächeninhalt?

Eine Skizze zeigt drei rote Dreiecke nebeneinander, über denen blaue Quadrate angeordnet sind. Die Quadrate sind mit den Zahlen 1, 2, 4 und einem Fragezeichen beschriftet. Der Hintergrund ist gelb. Die Anordnung der Quadrate und Dreiecke deutet auf eine geometrische Beziehung hin, möglicherweise im Zusammenhang mit dem Satz des Pythagoras.

Der 1972 geborene Schweizer Mathematiker Diego Rattaggi arbeitet als Mathematiklehrer an einem Gymnasium in Zürich. Er hat sehr viele mathematische Knobeleien entworfen und bei Twitter/X veröffentlicht. Von ihm stammt folgende Aufgabe.

In einem gelben Rechteck liegen, so wie es das Bild zeigt, drei rote gleichseitige Dreiecke und vier blaue Quadrate. Die Quadrate liegen auf den Seiten oder auf den Spitzen der Dreiecke. Die drei kleinen Quadrate haben die Flächeninhalte 1, 2 und 4. Wie groß ist der Flächeninhalt des großen Quadrats?

Die drei roten gleichseitigen Dreiecke haben die Seitenlängen 1, a und b und die vier blauen Quadrate die Seitenlängen 1, √2, 2 und b. Die unteren Innenwinkel der beiden grünen Dreiecke sind 60° groß. Wendet man auf das linke grüne Dreieck den Kosinussatz an, erhält man (√2)2 = 12 + a2 – 2a · cos 60° oder 2 = 1 + a2 – 2a/2, was sich zu a2 = a + 1 oder a2 – a – 1 = 0 umformen lässt. Die positive Lösung dieser quadratischen Gleichung ist der goldene Schnitt a = (1 + √5)/2.

Auch auf das rechte grüne Dreieck wird der Kosinussatz angewendet. Er ergibt 22 = a2 + b2 – 2ab · cos 60°. Setzt man in diese Gleichung die zuvor gefundenen Werte für a2 und danach auch für a ein, bekommt man zuerst 4 = a + 1 + b2 – ab und dann 4 = (1 + √5)/2 + 1 + b2 – (1 + √5)b/2, was sich zu b2 – 1/2(1 + √5)b + 1/2(1 + √5) – 3 = 0 umformen lässt. Die positive Lösung dieser quadratischen Gleichung ist b = √5. Das große blaue Quadrat hat folglich einen Flächeninhalt von b2 = 5.

WEITERLESEN MIT »SPEKTRUM +«

Im Abo erhalten Sie exklusiven Zugang zu allen Premiumartikeln von »spektrum.de« sowie »Spektrum - Die Woche« als PDF- und App-Ausgabe. Testen Sie 30 Tage uneingeschränkten Zugang zu »Spektrum+« gratis:

Jetzt testen

(Sie müssen Javascript erlauben, um nach der Anmeldung auf diesen Artikel zugreifen zu können)

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Partnerinhalte

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.