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Aufgabe:Bestimmen Sie alle Punkte auf der x1-Achse, die von der Ebene E: 2x1 + 2x2 - x3  = 6 und der Ebene F: 6x1 + 9x2 + 2x3 = -22 den gleichen Abstand haben.


Problem/Ansatz: wie löse ich die Aufgabe? Ich weiß, dass die x2- und x3-Koordinaten null sein müssen aber ich weiß leider nicht, wie ich vorgehen muss.

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Ich verwende der Einfachheit halber x, y und z für x1, x2 und x3.


1.

Umwandlung Koordinatenform der Ebenengleichungen zu Parameterform

E: 2x + 2y - z = 6

3 Punkte in der Ebene E (hier die Spurpunkte): A(3  0  0), B(0  3  0), C(0  0  -6)

daraus die Parameterform: \( E: \,\, \vec{x} = \overrightarrow{A}\ + r \cdot \overrightarrow{AB}\ + s \cdot \overrightarrow{AC}\ \)

\( = \begin{pmatrix} 3\\0\\0 \end{pmatrix} + r \begin{pmatrix} -3\\3\\0 \end{pmatrix} + s \begin{pmatrix} -3\\0\\-6 \end{pmatrix}\)


F: 6x + 9y + 2z = -22

3 Punkte in der Ebene F (hier die Spurpunkte): P(-22/6  0  0), Q(0  -22/9  0), R(0  0  -11)

daraus die Parameterform: \( F: \,\, \vec{x} = \overrightarrow{P}\ + t \cdot \overrightarrow{PQ}\ + u \cdot \overrightarrow{PR}\ \)

\( = \begin{pmatrix} -22/6\\0\\0 \end{pmatrix} + t \begin{pmatrix} 22/6\\-22/9\\0 \end{pmatrix} + u \begin{pmatrix} 22/6\\0\\-11 \end{pmatrix}\)


2.

Abstandsformeln gleichsetzen

\( \sqrt{([3-3r-3s]-x)^2+([0+3r+0s]-y)^2+([0+0r-6s]-z)^2} = \sqrt{([-22/6+22/6t+22/6u]-x)^2+([0-22/9t+0u]-y)^2+([0+0t-11u]-z)^2} \)

und da die Punkte auf der x-Achse liegen: y = 0, z = 0


3.

Gleichungssystem aus Ziffer 2 lösen.

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Vielen Dank für die Antwort!

Aber wie lösen ich das auf (Schritt 3)? Ich habe ja schließlich immer noch  Variablen.

Wahrscheinlich einfacher ist es mit der Hesseschen Normalform...


E: d = \( (2x + 2y - z - 6) /  \sqrt{4+4+1} \)

= 2/3x + 2/3y - 1/3 z - 2


F: d = \( (6x + 9y + 2z + 22) /  \sqrt{36+81+4} \)

= 6/11x + 9/11y + 2/11z + 2


Abstand gleichsetzen:

2/3x + 2/3y - 1/3 z - 2 = 6/11x + 9/11y + 2/11z + 2

x-Achse:

y = 0, z = 0

Lösung:

x = 33

über eine zweite Lösung bei x = 0 sollte man wahrscheinlich nachdenken

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