0 Daumen
1,4k Aufrufe

Aufgabe:

Gegeben sind die Gerade g durch die Punkte P(0|0|3) und Q(-5|3|3) und die Gerade h durch die Punkte R (0|-1,5|4,5) und S(-5|4,5|1,5).

a) Zeigen Sie, dass die Geraden g und h sich schneiden und so eine Ebene E aufspannen.

b) Bestimmen Sie für die Ebene E eine Parametergleichung und eine Koordinatengleichung.

c) Berechnen Sie die Spurpunkte der Ebene E.


Problem/Ansatz:

Ich verstehe nicht wie ich vorgehen soll. Wie ist der Ansatz? Ganz wichtig sind Aufgabe a und b. Ich bitte um hilfe, sonst bin hier am verzweifeln -_-. Danke im Voraus!

Avatar von

2 Antworten

0 Daumen
 
Beste Antwort

Aloha :)

Die Gerade \(g\) geht durch \(P(0|0|3)\) und \(Q(-5|3|3)\). Ihre Parameterform ist daher:$$g\colon\;\vec x=\left(\begin{array}{r}0\\0\\3\end{array}\right)+\lambda\left(\begin{array}{r}-5-0\\3-0\\3-3\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}0\\0\\3\end{array}\right)+\lambda\left(\begin{array}{r}-5\\3\\0\end{array}\right)$$

Die Gerade \(h\) geht durch \(R(0|-1,5|4,5)\) und \(Q(-5|4,5|1,5)\). Ihre Parameterform ist:$$h\colon\;\vec x=\left(\begin{array}{r}0\\-1,5\\4,5\end{array}\right)+\mu\left(\begin{array}{c}-5-0\\4,5-(-1,5)\\1,5-4,5\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}0\\-1,5\\4,5\end{array}\right)+\mu\left(\begin{array}{r}-5\\6\\-3\end{array}\right)$$

zu a) Die beiden Richtungsvektoren der Geraden sind nicht kollinear. Wenn wir also zeigen können, dass sich die Geraden in einem Punkt schneiden, spannen sie eine Ebene \(E\) auf. Wir prüfen, ob es einen Schnittpunkt gibt:

$$\left(\begin{array}{r}0\\0\\3\end{array}\right)+\lambda\left(\begin{array}{r}-5\\3\\0\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}0\\-1,5\\4,5\end{array}\right)+\mu\left(\begin{array}{r}-5\\6\\-3\end{array}\right)\Longleftrightarrow$$$$\lambda\left(\begin{array}{r}-5\\3\\0\end{array}\right)-\mu\left(\begin{array}{r}-5\\6\\-3\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}0\\-1,5\\4,5\end{array}\right)-\left(\begin{array}{r}0\\0\\3\end{array}\right)\Longleftrightarrow$$$$\lambda\left(\begin{array}{r}-5\\3\\0\end{array}\right)+\mu\left(\begin{array}{r}5\\-6\\3\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}0\\-1,5\\1,5\end{array}\right)$$Aus der ersten Koordinatengleichung folgt \(\lambda=\mu\). Aus der dritten Koordinatengleichung folgt \(\mu=\frac12\). Tatsächlich erfüllen \(\lambda=\mu=\frac12\) auch noch die zweite Koordinatengleichung. Damit haben beide Geraden einen gemeinsamen Schnittpunkt:$$S\left(-\frac52\,\bigg|\frac32\bigg|3\,\right)$$

zu b) Wir wählen den soeben berechneten Schnittpunkt \(S\) als Ankerpunkt und die beiden Richtungsvektoren der Graden als Richtungsvektoren der Ebene:$$E\colon\;\vec x=\begin{pmatrix}-5/2\\3/2\\3\end{pmatrix}+\lambda\left(\begin{array}{r}-5\\3\\0\end{array}\right)+\mu\left(\begin{array}{r}-5\\6\\-3\end{array}\right)$$

Zur Angabe einer Koordinatengleichung für die Ebene brauchen wir einen Normalenvektor:$$\vec n=\left(\begin{array}{r}-5\\3\\0\end{array}\right)\times\left(\begin{array}{r}-5\\6\\-3\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}-9-0\\0-15\\-30+15\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}-9\\-15\\-15\end{array}\right)=-3\left(\begin{array}{r}3\\5\\5\end{array}\right)$$Damit können wir eine Koordinatengleichung formulieren:$$E\colon\;\left(\begin{array}{r}3\\5\\5\end{array}\right)\cdot\left(\begin{array}{r}x\\y\\z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{r}3\\5\\5\end{array}\right)\cdot\left(\begin{array}{c}-5/2\\3/2\\3\end{array}\right)$$$$E\colon\;3x+5y+5z=15$$

zu c) Die Spurpunkte der Ebene finden wir, indem wir in der Koordinatengleichung jeweils zwei Koordinaten auf Null setzen:$$P_1(5|0|0)\quad;\quad P_2(0|3|0)\quad;\quad P_3(0|0|3)$$

Avatar von 152 k 🚀
0 Daumen

Hallo

die Geraden aufstellen kannst du?

mit verschiedenen Parametern etwa r und t, u und v

dann gleichsetzen, komponentenweise, wenn du dafür eine Lösung findest schneiden sie sich.

die 2 Richtungsvektoren der Geraden sind dann auch Richtungsvektoren der Ebene und als Aufpunkt kannst du einen der 4 Punkte wählen

Gruß lul

Avatar von 108 k 🚀

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community