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Aufgabe:

r: (3/1/2)+ s(4/1/1) + t(2/-1/2) ist eine Parameterdarstellung einer Ebene


 Die Frage ist, welche Punkte der Ebene liegen in der xy-Ebene. Wie muss hier vorgegangen werden?

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Aloha :)$$E:\;\left(\begin{array}{c}x\\y\\z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}3\\1\\2\end{array}\right)+s\,\left(\begin{array}{c}4\\1\\1\end{array}\right)+t\,\left(\begin{array}{c}2\\-1\\2\end{array}\right)$$Punkte dieser Ebene liegen genau dann in der \(xy\)-Ebene, wenn ihre \(z\)-Koordinate gleich \(0\) wird:$$0\stackrel{!}{=}z=2+s+2t\quad\Leftrightarrow\quad s=-2-2t$$Dieses \(s\) setzen wir in die Ebenengleichung ein:

$$\left(\begin{array}{c}x\\y\\z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}3\\1\\2\end{array}\right)+(-2-2t)\,\left(\begin{array}{c}4\\1\\1\end{array}\right)+t\,\left(\begin{array}{c}2\\-1\\2\end{array}\right)$$$$\phantom{\left(\begin{array}{c}x\\y\\z\end{array}\right)}=\left(\begin{array}{c}3\\1\\2\end{array}\right)-2\left(\begin{array}{c}4\\1\\1\end{array}\right)-2t\,\left(\begin{array}{c}4\\1\\1\end{array}\right)+t\,\left(\begin{array}{c}2\\-1\\2\end{array}\right)$$$$\phantom{\left(\begin{array}{c}x\\y\\z\end{array}\right)}=\left(\begin{array}{c}3-8\\1-2\\2-2\end{array}\right)+t\,\left(\begin{array}{c}-8+2\\-2-1\\-2+2\end{array}\right)$$$$\phantom{\left(\begin{array}{c}x\\y\\z\end{array}\right)}=\left(\begin{array}{c}-5\\-1\\0\end{array}\right)+t\,\left(\begin{array}{c}-6\\-3\\0\end{array}\right)$$Die Punkte der Ebene, die in der \(xy\)-Ebene liegen, befinden sich auf einer Geraden:$$g_{xy}:\;\binom{x}{y}=\binom{-5}{-1}+v\,\binom{2}{1}$$Den Richtungsvetor habe ich etwas einfacher geschrieben, indem ich den Faktor \((-3)\) vorgezogen habe und dann \(v=-3t\) gesetzt habe.

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Das kann man noch einfacher haben.

Die Ebene enthält die beiden Geraden

\(\left(\begin{array}{c}x\\y\\z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}3\\1\\2\end{array}\right)+s\,\left(\begin{array}{c}4\\1\\1\end{array}\right)\) und 

\(\left(\begin{array}{c}x\\y\\z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}3\\1\\2\end{array}\right)+t\,\left(\begin{array}{c}2\\-1\\2\end{array}\right)\) .

Für jede dieser beiden Geraden erhält man mit s=-2 bzw. mit t=-1 je einen Schnittpunkt der Gerade mit der Ebene z=0.

Die Verbindungsgerade beider Schnittpunkte liefert das gewünschte Ergebnis.

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Punkte der xy-Ebene haben die Form (x/y/0).

Gleichsetzen und Gleichung lösen.

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