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Aufgabe:

Untersuche die Lagebeziehung der beiden Geraden

$$ g_{1}: \vec{x}=\left(\begin{array}{c} 1 \\ 0 \\ 3 \end{array}\right)+t\left(\begin{array}{c} 1 \\ -2 \\ 1 \end{array}\right), \quad t \in \mathbb{R}, \quad g_{2}: \vec{y}=\left(\begin{array}{c} -3 \\ -2 \\ -6 \end{array}\right)+s\left(\begin{array}{c} 1 \\ 0 \\ 2 \end{array}\right), \quad s \in \mathbb{R} $$

Berechne im Falle, dass sie sich schneiden, auch den Winkel zwischen den Geraden.

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Aloha :)

$$g_1:\;\vec x=\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\3\end{array}\right)+t\left(\begin{array}{r}1 \\-2 \\1\end{array}\right)\quad;\quad g_2:\;\vec y=\left(\begin{array}{r}-3 \\-2 \\-6\end{array}\right)+s\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\2\end{array}\right)$$Wir prüfen, ob die beien Geraden einen Schnittpunkt haben, indem wir sie glechsetzen:

$$\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\3\end{array}\right)+t\left(\begin{array}{r}1 \\-2 \\1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}-3 \\-2 \\-6\end{array}\right)+s\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\2\end{array}\right)$$$$\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\3\end{array}\right)-\left(\begin{array}{r}-3 \\-2 \\-6\end{array}\right)=s\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\2\end{array}\right)-t\left(\begin{array}{r}1 \\-2 \\1\end{array}\right)$$$$\left(\begin{array}{r}4 \\2 \\9\end{array}\right)=s\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\2\end{array}\right)+t\left(\begin{array}{r}-1 \\2 \\-1\end{array}\right)$$Aus der Gleichung für die \(y\)-Koordinate folgt sofort \(t=1\).$$\left(\begin{array}{r}4 \\2 \\9\end{array}\right)-\left(\begin{array}{r}-1 \\2 \\-1\end{array}\right)=s\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\2\end{array}\right)$$$$\left(\begin{array}{r}5 \\0 \\10\end{array}\right)=s\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\2\end{array}\right)$$Offensichtlich erfüllt \(s=5\) die Gleichung.

Die Geraden schneiden sich also im Punkt \(\boxed{S(2;-2;4)}\).

Der Schnittwinkel zwischen den beiden Gerade ist der minimale Winkel zwischen den Richtungsvektoren:$$\cos\alpha=\frac{\left(\begin{array}{r}1 \\-2 \\1\end{array}\right)\cdot\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\2\end{array}\right)}{\left\|\left(\begin{array}{r}1 \\-2 \\1\end{array}\right)\right\|\cdot\left\|\left(\begin{array}{r}1 \\0 \\2\end{array}\right)\right\|}=\frac{3}{\sqrt6\cdot\sqrt5}=\frac{3}{\sqrt{30}}\quad\Rightarrow\quad\boxed{\alpha=56,79^\circ}$$

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