Matthias Ludwig PH Weingarten

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 Präsentation transkript:

Matthias Ludwig PH Weingarten Raumkurven und Schnitte Ein Plädoyer für Funktionales Denken in der Raumgeometrie Matthias Ludwig PH Weingarten

Bestandsaufnahme Funktionen fast nur eindimensional Formeln als Funktionen in der Raumgeometrie Kaum dynamische Prozesse Keine Bewegungen in der Raumgeometrie Viel Potential vorhanden Matthias Ludwig

Einführung Funktionales Denken => Algebra Bekannte Beispiele aus der Raumgeometrie Die Füllkurven Matthias Ludwig

Füllkurven Matthias Ludwig

Füllkurven V h V h Matthias Ludwig

Füllkurven V h V h Matthias Ludwig

Sektglas und Eiskugel Wie voll muss ein kegelförmiges Sektglas gefüllt werden, damit es halb voll ist? (50%, 66%, 73%, 79%, 85%) Um wie viel Prozent muss der Radius der Eiskugel zunehmen, damit ein fairer Eisverkäufer den doppelten Preis verlangen kann? (16%, 26%, 36%, 41%, 50%, 100%) Matthias Ludwig

Sektglas und Eiskugel Erstaunen!? Beide Volumenformeln kann man in Abhängigkeit einer Größe (Höhe oder Radius) darstellen. Matthias Ludwig

Sektglas und Eiskugel Funktionales Argumentieren Vollrath 1989 Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

TRaumkurven Für jeden Punkt auf der Rotationsfläche gilt: x2+y2=r(z)2 Der Radius r hängt also von der Höhe z ab. Der Graph von r(z) beschreibt die Kurve welche die Rotationsfläche erzeugt. Im Falle der Parabel ist es eine Wurzel. Matthias Ludwig

TRaumkurven Der Kehrwert von a gibt die Anzahl der Umschlingungen pro Periode an. Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

TRaumkurven Erzeugungsweise durch Überlagerung Es bewegt sich ein Punkt auf der Kurve welche die Rotationsfläche erzeugt. Durch Superposition der beiden Bewegungen erhält man die Raumkurve. Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

TRaumkurven Matthias Ludwig

Formen als Funktionswerte Idee des Beweglichen Denkens (Roth 2002) Im zweidimensionalen Raum erhält man Ortslinien oder „neue Kurven (Weth 1997) Im dreidimensionalen Raum kann man Ebenen durch Körper drehen und gleiten lassen. Je nach Schnittwinkel erhält man unterschiedlich geformte Schnittflächen. Matthias Ludwig

Die Kegelschnitte Sicher das berühmteste Beispiel Als Funktionswerte in Abhängigkeit des Schnittwinkels erhält man geoemtrische Formen bzw. algebraische Kurven. Matthias Ludwig

Die Kegelschnitte Matthias Ludwig

Die Würfelschnitte von Max Bill Ein Würfel wird durch Schnitte mit einer Ebene in kongruente Teilkörper zerlegt bzw. halbiert. Je nach Schnittwinkel erhält man verschiedene Schnittflächen. Welche? Matthias Ludwig

Die Würfelschnitte von Max Bill Matthias Ludwig

Die Würfelschnitte von Max Bill Matthias Ludwig

Stetige Würfelschnitte Matthias Ludwig

Stetige Würfelschnitte Matthias Ludwig

Eine Würfelschnittfunktion Matthias Ludwig

Eine Würfelschnittfunktion Matthias Ludwig

Eine Würfelschnittfunktion Matthias Ludwig

Eine Würfelschnittfunktion Matthias Ludwig

Tetraederschnitte über funktionales Denken zu einer genialen Verpackung Welche Schnittflächen können bei einem Tetraeder auftreten? Dreiecke Spezielle Vierecke Matthias Ludwig

Tetraederschnitte Matthias Ludwig

Tetraederschnitte Matthias Ludwig

Tetraederschnitte Mögliche Fragestellungen: Wie verändert sich der Flächeninhalt der Schnittfläche in Abhängigkeit der Schnitthöhe? Wie verändert sich der Umfang des Rechtecks in Abhängigkeit der Schnitthöhe? Matthias Ludwig

Tetraederschnitte Wie verändert sich der Umfang des Rechtecks in Abhängigkeit der Schnitthöhe? Antwort: Er ändert sich gar nicht. Der Umfang ist eine Konstante. U=2s Matthias Ludwig

Tetraederschnitte Matthias Ludwig

Tetraederschnitte Matthias Ludwig

Tetraederschnitte 2s Matthias Ludwig

Anwendung im Alltag Matthias Ludwig

Anwendung im Alltag Matthias Ludwig

Anwendung im Alltag Matthias Ludwig

Vorläufiger Abschluss Durch Funktionen Situationen erfassen und beherrschen ist nach Vollrath ein wichtiges Ziel auf dem Weg zum Funktionalen Denken. Ein letztes Beispiel: Matthias Ludwig

Traumschnitte vom Dodekaeder zum großen Dodekaeder Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Matthias Ludwig

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Für weitere Fragen und Informationen ludwig@ph-weingarten.de mathematik.ph-weingarten.de/~ludwig Matthias Ludwig