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Hemmes mathematische Rätsel: Welche Größe hat die gelbe Fläche?

Stern

In einem regelmäßigen Achteck liegt ein gelber Stern, der von Diagonalen des Achtecks begrenzt wird. Wie groß ist die gesamte gelbe Fläche, wenn das Achteck die Seitenlänge 1 hat?

Die großen blauen Dreiecke sind rechtwinklig und gleichschenklig und haben Hypotenusen der Länge 1. Folglich haben ihre Katheten nach dem Satz des Pythagoras die Länge a = 1/2√2. Die kleinen blauen Dreiecke sind auch rechtwinklig und gleichschenklig und haben Katheten der Länge b. Folglich sind ihre Hypotenusen b√2 lang. Das Innenquadrat ABCD hat, wie auch das Achteck, die Seitenlänge 1. Sie setzt sich aus zwei Katheten und einer Hypotenuse der kleinen blauen Dreiecke zusammen. Somit gilt 2b + b√2 = 1, was sich zu b = 1/(2 + √2) oder b = 1 – 1/2√2 auflösen lässt. Jede gelbe Zacke des Sterns besteht aus zwei rechtwinkligen Dreiecken mit Katheten der Längen a und b, und damit des Inhalts 1/2ab = 1/2 · 1/2√2 · (1 – 1/2√2) = 1/4(√2 – 1). Die gesamte gelbe Fläche hat folglich die Größe 4(√2 – 1) ≈ 1,657.

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