Parallelogramm: So berechnest du die Fläche
Eine kleine Zeitreise
Abschnitt betitelt „Eine kleine Zeitreise“Die Geschichte des Parallelogramms reicht weit zurück. Menschen mussten schon immer Flächen berechnen. Felder vermessen, Steuern erheben, Tempel bauen.
Die alten Ägypter kannten schräge Vierecke bereits vor über 4000 Jahren. Der Papyrus Rhind aus dem Jahr 1650 v. Chr. zeigt Rechenaufgaben zu verschiedenen Flächenformen. Ägyptische Verwaltungsbeamte mussten die Grösse von Feldern entlang des Nils bestimmen. Diese Felder hatten selten perfekte rechteckige Formen.
Euklid von Alexandria brachte dann Ordnung in das Ganze. Um 300 v. Chr. schrieb er sein Werk “Elemente”. Darin bewies er systematisch, dass ein Parallelogramm dieselbe Fläche hat wie ein Rechteck mit gleicher Grundseite und gleicher Höhe. Sein Beweis nutzte genau den Trick, den du in diesem Artikel kennenlernst: das Zerschneiden und Verschieben von Dreiecken.
Das Wort “Parallelogramm” selbst kommt aus dem Griechischen. “Parallelos” bedeutet “nebeneinander” und “grammē” bedeutet “Linie”. Ein Parallelogramm ist also eine Figur mit parallelen Linien.
Im Mittelalter nutzten Baumeister dieses Wissen beim Bau von Kathedralen und Befestigungsanlagen. Schräge Wandflächen und Stützpfeiler hatten parallelogrammartige Querschnitte. Die genaue Berechnung der Materialmengen war überlebenswichtig.
Im 17. Jahrhundert erkannte René Descartes den Zusammenhang zwischen Geometrie und Algebra. Er zeigte, dass man Flächen mit Koordinaten berechnen kann. Für das Parallelogramm führte das später zur Kreuzproduktformel in der Vektorrechnung.
Heute begegnet dir das Parallelogramm überall. In der Architektur, im Maschinenbau, in der Computergrafik. Moderne Grafikprogramme berechnen jeden Tag Millionen von parallelogrammartigen Flächen. Die Grundlage dafür ist dieselbe Formel, die Euklid vor über 2000 Jahren bewiesen hat.
Du lernst also nicht einfach eine Schulformel. Du lernst Mathematik, die seit Jahrtausenden die Welt prägt.
Die Grundlagen
Abschnitt betitelt „Die Grundlagen“Bevor du die Flächenformel anwendest, musst du das Parallelogramm genau kennen. Was macht diese Form aus?
Das Parallelogramm hat zwei verschiedene Seitenpaare. Die längere Seite nennen wir oft die Grundseite . Die kürzere, schräge Seite nennen wir Seite .
Jede Seite hat eine zugehörige Höhe. Die Höhe gehört zur Grundseite . Die Höhe gehört zur Seite .
Die Höhe ist immer der senkrechte Abstand zwischen den parallelen Seiten. Sie steht im rechten Winkel zur Grundseite. Das ist der entscheidende Punkt.
Verwechsle nie die Höhe mit der schrägen Seite. Die schräge Seite ist länger als die Höhe. Sie zeigt nicht senkrecht nach oben. Die Höhe dagegen steht immer gerade. Wie ein Lotfaden, der genau senkrecht hängt.
Bei einem normalen Parallelogramm liegt die Höhe innerhalb der Figur. Bei einem sehr schiefen Parallelogramm kann die Höhe auch ausserhalb verlaufen. Das passiert, wenn die obere Seite weit über die untere Seite hinausragt. Die Formel gilt in beiden Fällen.
Die Kernmethode
Abschnitt betitelt „Die Kernmethode“Jetzt kommt der clevere Trick. Warum hat ein Parallelogramm dieselbe Fläche wie ein Rechteck mit gleicher Grundseite und Höhe?
Stell dir ein Parallelogramm vor. Auf der rechten Seite steht ein spitzes Dreieck über. Auf der linken Seite fehlt ein Dreieck. Schneidest du das überstehende Dreieck rechts ab und setzt es links an, entsteht ein Rechteck. Grundseite und Höhe bleiben dabei identisch. Also bleibt auch die Fläche gleich.
Diesen Vorgang nennt man in der Mathematik Scherung. Du scherst das Rechteck zur Seite. Die Form ändert sich. Die Fläche nicht.
Die Formel funktioniert mit jeder der vier Seiten als Grundseite. Wählst du die andere Seite als Grundseite, brauchst du die andere Höhe. Das Ergebnis bleibt gleich. Es gilt also:
Beide Berechnungen liefern dieselbe Fläche. Das kannst du nutzen, um deine Lösung zu überprüfen.
Beispiel 1: Einfache Flächenberechnung
Abschnitt betitelt „Beispiel 1: Einfache Flächenberechnung“Ein Parallelogramm hat eine Grundseite von und eine Höhe von .
Lösung:
Gegeben: ,
Gesucht: Fläche
Du setzt die Werte direkt in die Formel ein:
Antwort: Die Fläche des Parallelogramms beträgt .
Hinweis: Die schräge Seitenlänge spielt keine Rolle. Du brauchst sie nicht.
Beispiel 2: Berechnung mit Dezimalzahlen
Abschnitt betitelt „Beispiel 2: Berechnung mit Dezimalzahlen“Ein Parallelogramm hat eine Grundseite von und eine Höhe von .
Lösung:
Gegeben: ,
Gesucht: Fläche
Du setzt die Werte in die Formel ein:
Zur Berechnung nutzt du schriftliche Multiplikation:
Antwort: Die Fläche beträgt .
Tipp: Bei Dezimalzahlen ist es hilfreich, zuerst ohne Komma zu rechnen und das Komma am Ende einzusetzen.
Die häufigsten Stolpersteine
Abschnitt betitelt „Die häufigsten Stolpersteine“In diesem Abschnitt lernst du die typischen Fehler kennen. Wenn du sie kennst, vermeidest du sie.
Beispiel 3: Rückwärtsrechnen – die Höhe bestimmen
Abschnitt betitelt „Beispiel 3: Rückwärtsrechnen – die Höhe bestimmen“Ein Parallelogramm hat eine Fläche von und eine Grundseite von . Wie gross ist die Höhe?
Lösung:
Gegeben: ,
Gesucht: Höhe
Stelle die Formel nach um. Du dividierst beide Seiten durch :
Setze die Werte ein:
Antwort: Die Höhe des Parallelogramms beträgt .
Überprüfung: ✓
Beispiel 4: Transferaufgabe – Flächenvergleich
Abschnitt betitelt „Beispiel 4: Transferaufgabe – Flächenvergleich“Ein Rechteck hat die Masse . Ein Parallelogramm hat dieselbe Grundseite von und eine Höhe von . Welche Fläche ist grösser?
Lösung:
Rechteck:
Parallelogramm:
Antwort: Beide Flächen sind gleich gross. Sie betragen je .
Das zeigt das Prinzip der Scherung: Ein Parallelogramm mit gleicher Grundseite und gleicher Höhe hat dieselbe Fläche wie das zugehörige Rechteck. Die schräge Form ändert nichts an der Fläche.
Wichtig: Die schräge Seite des Parallelogramms ist länger als . Trotzdem ist die Fläche gleich.
Vertiefung
Abschnitt betitelt „Vertiefung“Du kennst jetzt die Grundformel. Jetzt gehen wir einen Schritt weiter. Dieser Abschnitt zeigt dir Zusammenhänge, die dein Verständnis vertiefen.
Das Parallelogramm und das Dreieck
Ein Dreieck ist die Hälfte eines Parallelogramms. Wenn du ein Parallelogramm entlang einer Diagonale halbierst, entstehen zwei kongruente Dreiecke. Daraus folgt:
Das erklärt, warum die Dreiecksfläche so ähnlich aussieht wie die Parallelogrammfläche. Der Faktor kommt genau daher.
Sonderfälle des Parallelogramms
Die Flächenformel mit Vektoren
In höheren Klassen lernst du Vektoren kennen. Dann kannst du die Fläche eines Parallelogramms auch so berechnen:
Das ist das Kreuzprodukt zweier Vektoren. Es liefert automatisch die senkrechte Höhe. Für euch in der 7./8. Klasse ist das noch nicht nötig. Aber schön zu wissen, wohin die Reise geht.
Fläche berechnen, wenn nur Seiten und Winkel bekannt sind
Was tust du, wenn du die Höhe nicht kennst, aber einen Winkel? Dann nutzt du die Trigonometrie. Es gilt:
Dabei ist die schräge Seite und der eingeschlossene Winkel. Die vollständige Formel lautet dann:
Das lernst du später in der Trigonometrie. Es zeigt: Die einfache Formel ist ein Spezialfall eines allgemeineren Prinzips.
Beispiel 5: Vertiefung – Seiten und Winkel
Abschnitt betitelt „Beispiel 5: Vertiefung – Seiten und Winkel“Ein Parallelogramm hat eine Grundseite , eine schräge Seite und einen eingeschlossenen Winkel von . Die Höhe berechnet sich zu .
Lösung:
Gegeben: , ,
Schritt 1: Berechne die Höhe mit der trigonometrischen Beziehung.
Schritt 2: Berechne die Fläche.
Antwort: Die Fläche des Parallelogramms beträgt .
Hinweis: ist ein häufig verwendeter Wert. Du wirst ihn später auswendig kennen.
Übungen
Abschnitt betitelt „Übungen“Diese Aufgaben sind nach Schwierigkeit geordnet. Beginne mit Aufgabe 1 und arbeite dich vor. Die Lösungen findest du am Ende des Artikels.
Grundstufe
Aufgabe 1: Ein Parallelogramm hat die Grundseite und die Höhe . Berechne die Fläche.
Aufgabe 2: Ein Parallelogramm hat und . Wie gross ist die Fläche?
Aufgabe 3: Ein Parallelogramm hat eine Fläche von und eine Grundseite von . Berechne die Höhe.
Aufgabe 4: Ein Parallelogramm hat eine Fläche von und eine Höhe von . Berechne die Grundseite.
Mittelstufe
Aufgabe 5: Ein Parallelogramm hat , eine schräge Seite von und eine Höhe von . Berechne die Fläche.
Aufgabe 6: Ein Parallelogramm hat die Grundseite und die Höhe . Berechne die Fläche in .
Aufgabe 7: Zwei Parallelogramme haben dieselbe Fläche von . Das erste hat . Das zweite hat . Berechne die Höhen und .
Aufgabe 8: Ein Fussballfeld ist 105 m lang und 68 m breit. Ein Architekt plant ein parallelogrammförmiges Aussenfeld mit derselben Grundseite von 105 m und einer Höhe von 50 m. Um wieviel ist das neue Feld kleiner?
Oberstufe
Aufgabe 9: Ein Parallelogramm hat die Grundseite und die Seite . Die Höhe zur Grundseite beträgt . Berechne die Höhe zur Seite , ohne die Fläche neu zu berechnen.
Aufgabe 10: Ein parallelogrammförmiges Gartenbeet hat eine Grundseite von und eine Höhe von . Für jeden Quadratmeter Beet braucht man 2 kg Kompost. Wie viel Kilogramm Kompost braucht man insgesamt?
Das Wichtigste in Kürze
Abschnitt betitelt „Das Wichtigste in Kürze“Das Parallelogramm ist ein Viereck mit zwei Paaren paralleler Seiten. Es sieht aus wie ein “schiefes Rechteck”. Die Formel für seine Fläche lautet .
Der Schlüssel zum Erfolg: Die Höhe richtig erkennen. Die Höhe steht immer senkrecht zur Grundseite. Sie ist nicht die schräge Seite.
Schere das Parallelogramm gedanklich: Schneide das überstehende Dreieck ab und setze es gegenüber an. Es entsteht ein Rechteck. Grundseite und Höhe bleiben gleich. Also bleibt die Fläche gleich.
Du kannst jede Seite als Grundseite wählen. Die Höhe muss zur gewählten Grundseite passen. Vergiss die Einheit nicht: Flächen werden in Quadrateinheiten angegeben.
Lösung anzeigen
Die Fläche beträgt .
Lösung anzeigen
Stelle die Formel nach um:
Die Höhe beträgt .
Lösung anzeigen
Die schräge Seite () wird nicht benötigt. Für die Fläche brauchst du nur Grundseite und Höhe:
Die schräge Seite ist in der Flächenformel nicht enthalten.
Lösung anzeigen
Durch Scherung bleibt die Fläche gleich:
Das Scherungsprinzip besagt: Gleiche Grundseite und gleiche Höhe bedeuten gleiche Fläche.
Lösung anzeigen
Beide Berechungen müssen dieselbe Fläche ergeben. Zuerst berechne die Fläche:
Dann stelle nach um:
Die Höhe zur Seite beträgt .
Ausblick
Abschnitt betitelt „Ausblick“Das Parallelogramm ist der Schlüssel zu vielen weiteren Flächenformeln. Das Dreieck ist die Hälfte eines Parallelogramms. Die Trapezfläche baut ebenfalls auf diesem Prinzip auf. Und die Raute ist ein Sonderfall des Parallelogramms.
In der 9. und 10. Klasse lernst du Vektoren kennen. Dort wirst du die Parallelogrammfläche über das Kreuzprodukt berechnen. Die Grundidee bleibt dieselbe.
Auch in der Trigonometrie triffst du das Parallelogramm wieder. Dann berechnest du die Höhe aus Seitenlänge und Winkel. Das Fundament, das du hier gelegt hast, trägt dich weit.
Lösungen
Abschnitt betitelt „Lösungen“Lösung zu Aufgabe 1:
Gegeben: ,
Die Fläche beträgt .
Lösung zu Aufgabe 2:
Gegeben: ,
Die Fläche beträgt .
Lösung zu Aufgabe 3:
Gegeben: ,
Stelle die Formel nach um:
Die Höhe beträgt .
Lösung zu Aufgabe 4:
Gegeben: ,
Stelle die Formel nach um:
Die Grundseite beträgt .
Lösung zu Aufgabe 5:
Gegeben: , (schräge Seite wird nicht benötigt)
Die Fläche beträgt .
Lösung zu Aufgabe 6:
Gegeben: ,
Zuerst die Einheit umrechnen:
Die Fläche beträgt .
Lösung zu Aufgabe 7:
Gegeben: , ,
Für das erste Parallelogramm:
Für das zweite Parallelogramm:
Die Höhen betragen und .
Lösung zu Aufgabe 8:
Fläche des Fussballfelds:
Fläche des parallelogrammförmigen Aussenfelds:
Differenz:
Das neue Feld ist um kleiner.
Lösung zu Aufgabe 9:
Gegeben: , ,
Zuerst die Fläche berechnen:
Dann berechnen. Es gilt , also:
Die Höhe zur Seite beträgt .
Lösung zu Aufgabe 10:
Gegeben: , , pro
Zuerst die Fläche des Gartenbeetes:
Dann die Menge Kompost:
Man braucht Kompost.