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Aufgabe:


1542549639751241014455.jpg


Problem/Ansatz:

Ich komme bei e) nicht weiter. Ich habe für Q den Punkt (\( \frac{-4}{3} \) / 1 / 4) rausbekommen. Doch dann liegt der Punkt M gar nicht auf der Strecke PQ, wobei die Aufgabenstellung "Begründen Sie, dass [...]" ja schon aussagt, dass er drauf liegt.

Ich hab das jetzt schon ein paar mal nachgerechnet, aber keinen Fehler gefunden, ich kriege immer denselben Punkt Q raus.

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Beste Antwort

Dein Punkt Q ist richtig. Vielleicht hast du die Gerade gPQ nicht richtig aufgestellt.

gPQ = M2

[1, 1, 4] + r·([- 4/3, 1, 4] - [1, 1, 4]) = [-1/2, 1, 4] --> r = 9/14

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Ok das war ein ziemlich dummer Fehler. Kannst du mir vielleicht sagen wie ich das in Aufg e) jetzt begründen soll ?

M2 liegt auf der Strecke PQ, weil für r ein Wert im Intervall von [0; 1] heraus kommt.

Ist doch letztendlich das gleiche wie bei b) wo du nachweisen sollst, dass P auf der Kante CS liegt.

Kannst du mir vielleicht noch helfen bei f) den Flächeninhalt zu berechnen? Für die Formel des Trapezes brauche ich ja die Höhe, wie kriege ich die raus

Jedes Trapez lässt sich über eine Diagonale in zwei Dreiecke zerlegen. Berechne die Flächeninhalte der Dreiecke mithilfe des Kreuzproduktes. Das ist denke ich das einfachste Verfahren.

A = 1/2·(|[7, 0, 0] ⨯ [5, 3, 4]| + |[8/3, 3, 4] ⨯ [5, 3, 4]|) = 70/3

Geht das auch irgendwie anders? Bin im GK und da brauchen wir das Kreuzprodukt nicht meinte mein Lehrer

Da hat der Lehrer nicht ganz unrecht. Trotzdem ist das Kreuzprodukt in einigen Dingen einfacher.

AB und PQ sind die beiden Parallelen im Trapez. Du brauchst deren Länge und ihren Abstand.

Den Abstand ermittelst du über die Länger der Strecke M1M2.

Werner-Salomon hat das in seiner Antwort gut vorgemacht.

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Hallo eliboy,

wenn Du Dir nicht nur ein Schrägbild zeichnest, sondern die Punkte und ggf. Flächen und Strecken auch hier im Geoknecht3D eingibst, so bekommst Du ein gutes Bild der Szene und kannst auch Deine Rechenergebnisse kontrollieren.

Skizze10.png

(klick auf das Bild und drehe die Szene mit der Maus)

Dort siehst Du auch, dass \(M_2\) auf der Strecke \(PQ\) liegt.

Weisen Sie nach, dass \(M_1M_2\) orthogonal zu \(AB\) liegt.

Du weißt sicher, dass das Skalarprodukt zweier Vektoren, zu 0 wird, wenn diese senkrecht (bzw. orthogonal) auf einander stehen. Das kann man hier nachprüfen:

$$\vec{AB} \cdot \vec{M_1M_2} \\ \space = (B-A) \cdot (M_2 - M_1)\\ \space = \left( \begin{pmatrix} 3 \\ -2 \\ 0\end{pmatrix} - \begin{pmatrix} -4 \\ -2 \\ 0\end{pmatrix} \right) \cdot \left( \begin{pmatrix} -0,5\\ 1 \\ 4\end{pmatrix} - \begin{pmatrix} -0,5 \\ -2 \\ 0\end{pmatrix} \right) \\ \space = \begin{pmatrix} 7 \\ 0 \\ 0\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 0 \\ 3 \\ 4 \end{pmatrix} \\ \space = 7\cdot 0 + 0 \cdot 3 + 0 \cdot 4 = 0$$

Wenn diese Vektoren bzw. Strecken senkrecht zueinander stehen, dann ist \(|M_1M_2|\) auch die Höhe im Trapez \(ABPQ\). Dann kannst Du die bekannte Flächenformel für das Trapez verwenden. Die einzelnen Strecken und die Fläche sind:

$$\begin{aligned} a &= |AB| = 7 \\ c &= |PQ| = 1 - (-\frac43) =\frac73 \\ h &= |M_1M_2| = \sqrt{0^2+3^2+4^2} = 5 \\ F_T &= \frac12 (a+c) h = \frac12 (7 + \frac{7}{3}) 5 = \frac{70}3 \approx 23,3 \end{aligned}$$

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