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Aufgabe:

Gegeben ist die Kurve p(t) = [ t, sin(t), cos(t)]T

Berechnen Sie Tangente und Binormale als Einheitsvektoren und vereinfachen Sie diese soweit
möglich:
T = p‘ / ||p‘||
B = p’×p‘‘ / ||p’×p‘‘||


Problem/Ansatz:

Die Ableitungen der Kurve habe ich bereits berechnet.

p' = [1, cos(t), -sin(t)]T

p'' = [0, -sin(t), -cos(t)]T

Kreuzprodukt habe ich auch bereits gerechnet:

$$ p^{\prime} \times p^{\prime \prime} = \left(\begin{array}{l}{-\sin (t)^{*} \cos (t)-\sin ^{2}(t)} \\ {\cos (t)} \\ {-\sin (t)}\end{array}\right) $$


Norm von p' bleibt unverändert:

$$ \left\|p^{\prime}\right\|=\left(\begin{array}{c}{1} \\ {cos(t)} \\ {\sin (t)}\end{array}\right) $$


Auch den euklidischen Norm des Kreuzprodukts habe ich ausrechnen können (Ich weiß nicht ob man den obersten Term noch vereinfachen kann):

$$ || p^{\prime} \times p^{\prime \prime} || = \sqrt{\left(\begin{array}{c}{\left(-\sin (t) * \cos (t)-\sin ^{2}(t)\right) *\left(-\sin (t)^{*} \cos (t)-\sin ^{2}(t)\right)} \\ {\cos ^{2}(t)} \\ {\sin ^{2}(t)}\end{array}\right)} $$



Was ich eigentlich nicht verstehe ist, wie ich ich die Vektoren denn dividieren soll (z.B. => p' / || p' || ) ?

Wenn ich die Division von 2 Vektoren mit beliebigen Werten einsetze bekomme ich als Antwort eine Zahl raus.

Leider komme ich mit meiner Google-Suche nicht weiter, wenn ich nach Division von Vektoren suche. Würde mich daher freuen, falls jemand helfen könnte.


Das sind meine Vektoren die ich in Octave ausgetestet hatte:

V = [3, 5, 2];

W = [1, 4, 6];

Als Ergebnis bekomme ich bei V / W => 0.66038


Vielen Dank

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1 Antwort

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Was ich eigentlich nicht verstehe ist, wie ich ich die Vektoren denn dividieren soll (z.B. => p' / || p' || ) ?

Bei  p' / || p' ||  dividierst du ja Vektor durch Zahl; denn die Norm von p ' ist ja

eine Zahl. So erhältst du einen Einheitsvektor in der Richtung von p '.

Bei der Berechnung der Norm ist auch was nicht OK, da muss es heißen:

|| p ' || = √ ( 1^2 + cos (t) ^2 + sin (t)^2 ) = √2.

Beim Kreuzprodukt bekomme ich


$$ p^{\prime} \times p^{\prime \prime} = \left(\begin{array}{l}{\cos^2 (t)+\sin ^{2}(t)} \\ {-\cos (t)} \\ {-\sin (t)}\end{array}\right) $$

oder auch

$$ p^{\prime} \times p^{\prime \prime} = \left(\begin{array}{l}{1} \\ {-\cos (t)} \\ {-\sin (t)}\end{array}\right) $$

Also auch hier die Norm √2

Avatar von 289 k 🚀

Ich verstehe nicht so ganz warum Norm von einem Vektor eine Zahl ist?

Ich dachte es sei:

 $$ \left\|p^{\prime}\right\| = \sqrt{\left(\begin{array}{l}{1 * 1} \\ {\cos (t) * \cos (t)} \\ {-\sin (t) *(-\sin (t))}\end{array}\right)} = \sqrt{\left(\begin{array}{l}{1} \\ {\cos^2(t)} \\ {\sin^2(t) )}\end{array}\right)} $$


???

Die Norm bedeutet anschaulich seine Länge. Also eine Zahl.

Am einfachsten einzusehen in R^2.

Vektor

a
b

hat von (0;0) zu ( a;b) eingezeichenet ins Koordinatensystem

nach Pythagoras die Länge √(a^2 +b^2) .

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