Worum geht es hier? Angenommen, man hat zwei Ebenen im Raum. Entweder schneiden diese sich; dann ist die Schnittmenge eine Gerade. Schnittpunkt zweier Ebenen berechnen, Beispiel 3 | V.02.03 - YouTube. Oder sie schneiden sich nicht, weil sie parallel sind. Was von beidem der Fall ist, findet man zum Beispiel heraus, indem man die Ebenen gleichsetzt (was zu einem größeren Gleichungssystem führt. ) Wie kann man eine Schnittgerade berechnen? Aufgabe: Schnittpunkte finden von E: x= ( 1) +r ( 2) +s ( 3) 2 3 2 5 1 4 und E: x= ( 1) +r ( 4) +s ( 2) 3 1 4 2 3 3 Vektorgleichung (bedenke, Parameter umzubenennen... ): ( 1) +r ( 2) +s ( 3) = ( 1) +t ( 4) +u ( 2) 2 3 2 3 1 4 5 1 4 2 3 3 Das liefert das folgende Gleichungssystem: 1 +2r +3s = 1 +4t +2u 2 +3r +2s = 3 +t +4u 5 +r +4s = 2 +3t +3u So formt man das Gleichungssystem um: 2r +3s -4t -2u = 0 3r +2s -1t -4u = 1 r +4s -3t -3u = -3 ( Variablen wurden nach links gebracht, Zahlen nach rechts. )
Umwandlung von Koordinatenform in Normalenform Ein Weg ist, die Koordinatenform in die Parameterform zu bringen (siehe zuvor) und dort die Normalenform zu berechnen. Ein anderer Weg: Normalenvektor aus Koordinatenform ablesen: Hierzu einfach die Koeffizienten vor x, y und z übernehmen (den konstanten Wert ignorieren): N = (1 | -1 | 4) Achtung, die Koordinatengleichung kann durch Äquivalenzumformungen auch eine andere Gestalt haben. Schnittgerade berechnen zweier Ebenen? (Mathe, Mathematik, Vektoren). Somit ergibt sich ein Normalenvektor mit äquivalenten Werten, zum Beispiel: 1·x - 1·y + 4·z = -4 |:4 0, 25·x - 0, 25·y + 1·z = -1 | Koeffizienten vor x, y und z übernehmen N = (0, 25 | -0, 25 | 1) Punkt auf Ebene bestimmen Es muss ein Punkt sein, dessen x-, y- und z-Komponenten die Koordinatengleichung erfüllen. Legen wir zwei Werte für x und y fest und bestimmen den sich ergebenden Wert für z, alle 3 Komponenten ergeben dann die Koordinaten unseres Punktes A. Wählen wir der Einfachheit halber x=0 und y=0 (wir könnten auch andere Werte verwenden): 1·x - 1·y + 4·z = -4 | x=0 und y=0 4·z = -4 → A(0|0|-1) liegt auf der Ebene Normalenform aufstellen: (X - (0 | 0 | -1)) · (1 | -1 | 4) = 0 ((x | y | z) - (0 | 0 | -1)) · (1 | -1 | 4) = 0 Oder mit dem oben ermittelten, äquivalenten Normalenvektor: (X - (0 | 0 | -1)) · (0, 25 | -0, 25 | 1) = 0 ((x | y | z) - (0 | 0 | -1)) · (0, 25 | -0, 25 | 1) = 0 4.
Los geht´s! Aufgabe 1: Berechne den Schnittpunkt der Ebene E mit der Geraden g. Lösung: Schritt 3: Multipliziere aus und löse nach r auf: Schritt 5: Lies den Schnittpunkt S ab: Der Schnittpunkt liegt bei S (28 | 15 | 18). Aufgabe 2: Berechne den Schnittpunkt der Ebene E mit der Geraden g. Als erstes musst du die Ebene von der Parameterform in Koordinatenform umrechnen: Schritt 1: Berechne den Normalenvektor als Kreuzprodukt der beiden Spannvektoren: Schritt 2: Schreibe die Koordinaten vom Normalenvektor n jeweils vor x 1, x 2 und x 3: Schritt 3: Bestimme den Parameter c mit dem Stützvektor: Schritt 4: Setze den Parameter c nun noch in die Koordinatenform ein: Berechne nun den Schnittpunkt S von der Gerade g und der Ebene E. Schnittgerade zweier Ebenen in Koordinatenform berechnen - YouTube. Nutze dafür wieder die 5 Schritte von oben: Schritt 5: Lies den Schnittpunkt S ab: Der Schnittpunkt liegt bei S (0 | 0 | 1). Lagebeziehungen Gerade Ebene Gerade und Ebene schneiden sich aber nicht immer. Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten, wie Geraden und Ebenen zueinander liegen können: 1.
Mathematik 5. Klasse ‐ Abitur Zwei Ebenen E 1 und E 2, die nicht parallel (und nicht identisch! ) sind, schneiden sich in einer Geraden, der Schnittgeraden. Diese bestimmt man, indem man die Gleichungen der beiden Ebenen gleichsetzt und das sich ergebende Gleichungssystem löst. In Parameterform sieht das folgendermaßen aus (natürlich kann man auch andere Darstellungsformen der Ebenengleichung wählen oder aber eine andere Darstellungsform in die Parameterform umwandeln): \(\vec a_1 +\lambda_1\vec u_1 + \mu_1\vec v_1 = \vec a_2 +\lambda_2\vec u_2 + \mu_2\vec v_2\) Da das System insgesamt vier freie Parameter hat ( \(\lambda_1, \ \mu_1, \ \lambda_2\) und \(\mu_2\)), aber nur drei Gleichungen enthält (für jede Vektorkomponente eine), besitzt die Lösung noch genau einen freien Parameter, sie ist also tatsächlich eine Gerade. Beispiel: \(E_1\! : \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix} + \lambda_1 \cdot \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix} + \mu_1 \cdot \begin{pmatrix} 4 \\ 2 \\ 2 \end{pmatrix}\ \ (\lambda_1, \ \mu_1 \in \mathbb{R})\) \(E_2\!
Nach t freistellen: t = 0, 75u -0, 5 zweite Zeile: s -2t +0, 4u = -0, 4 Schon berechnete Variablen einsetzen: s -2⋅(0, 75u -0, 5) +0, 4⋅1u = -0, 4 Nach s freistellen: s = 1, 1u -1, 4 erste Zeile: r +1, 5s -2t -1u = 0 Schon berechnete Variablen einsetzen: r +1, 5⋅(1, 1u -1, 4) -2⋅(0, 75u -0, 5) -1⋅1u = 0 Nach r freistellen: r = 0, 85u +1, 1 Werte in zweite Ebene einsetzen: +(0, 75u -0, 5) +1u = +u Also Schnittgerade: g: x= ( -1) +r ( 5) 2, 5 4, 75 0, 5 5, 25 Wie sieht man der Rechnung an, dass sich die Ebenen nicht schneiden? In diesem Fall erhält man für gewöhnlich ziemlich schnell ein offensichtlich nicht lösbares Gleichungssystem, so wie im folgenden Beispiel: Aufgabe: Schnittpunkte finden von E: x= ( 1) +r ( 1) +s ( 0) 2 0 1 4 0 0 und E: x= ( 2) +r ( 1) +s ( 2) 3 1 3 5 0 0 Vektorgleichung (bedenke, Parameter umzubenennen... ): ( 1) +r ( 1) +s ( 0) = ( 2) +t ( 1) +u ( 2) 2 0 1 3 1 3 4 0 0 5 0 0 Das liefert das folgende Gleichungssystem: 1 +r = 2 +t +2u 2 +s = 3 +t +3u 4 = 5 Das Gleichungssystem löst man so: r -1t -2u = 1 s -1t -3u = 1 0 = 1 ( Variablen wurden nach links gebracht, Zahlen nach rechts. )
Mit Hilfe dieser drei Vektoren können wir direkt die Parameterform aufstellen: X = (0|2|-1) + s · (0 | 5 | -11) + t · (5 | 0 | -12) (x | y | z) = (0|2|-1) + s · (0 | 5 | -11) + t · (5 | 0 | -12) Hinweis: Dieses Lösungsverfahren funktioniert nur, wenn beim Normalenvektor keine 0 gegeben ist. Wenn man eine Null gegeben hat, so sind senkrecht zu N(x | y | 0) die Vektoren (y | -x | 0) und (0 | 0 | 1). Wenn man sogar zwei Nullen als Komponenten gegeben hat, sind senkrecht zu N(x | 0 | 0) die Vektoren (0 | 1 | 0) und (0 | 0 | 1).
Das Gleichungssystem wird nicht aufgehen, siehe Beispiel. Aufgabe: Schnittpunkte finden von g: x= ( 2) +r ( 1) 3 0 1 3 und E: x= ( 3) +r ( 2) +s ( 3) 4 0 0 1 1 4 Vektorgleichung (bedenke, Parameter umzubenennen... ): ( 2) +r ( 1) = ( 3) +s ( 2) +t ( 3) 3 0 4 0 0 1 3 1 1 4 Das liefert das folgende Gleichungssystem: 2 +r = 3 +2s +3t 3 = 4 1 +3r = 1 +s +4t Das Gleichungssystem löst man so: r -2s -3t = 1 0 = 1 3r -1s -4t = 0 ( Variablen wurden nach links gebracht, Zahlen nach rechts. ) r -2s -3t = 1 0 = 1 5s +5t = -3 ( das -3-fache der ersten Zeile wurde zur dritten Zeile addiert) r -2s -3t = 1 5s +5t = -3 0 = 1 ( die dritte Zeile wurde mit der zweiten Zeile vertauscht) dritte Zeile: 0t = 1 Nicht möglich, da 0 mal irgendwas immer 0 und nie 1 ist. Also gibt es keine Schnittpunkte. Die Gerade ist parallel zu der Ebene. Wie sieht man, dass die Gerade in der Ebene liegt? Das Gleichungssystem hat viele Lösungen und eine Variable ist frei wählbar. Beispiel: Aufgabe: Schnittpunkte finden von g: x= ( 3) +r ( 1) 2 7 4 3 und E: x= ( 4) +r ( 2) +s ( -1) 9 6 1 7 1 2 Vektorgleichung (bedenke, Parameter umzubenennen... ): ( 3) +r ( 1) = ( 4) +s ( 2) +t ( -1) 2 7 9 6 1 4 3 7 1 2 Das liefert das folgende Gleichungssystem: 3 +r = 4 +2s -1t 2 +7r = 9 +6s +t 4 +3r = 7 +s +2t So formt man das Gleichungssystem um: r -2s +t = 1 7r -6s -1t = 7 3r -1s -2t = 3 ( Variablen wurden nach links gebracht, Zahlen nach rechts. )
Nun aber haben wir einen neuen Sheriff in der Stadt, den meinungsstarken Tim Walter. Und dieser Kracher ließ sich nicht lange lumpen, er knallte den Spruch, der ihn sein gesamtes Hamburg-Leben prägen wird, gleich in seiner ersten Pressekonferenz nach gefühlten 17:43 min. raus. "Das war jetzt eine anstrengende Zeit, er gehe jetzt erstmal in den Urlaub. Die Kinder haben ein Recht darauf, den Papa zu sehen. " Natürlich haben sie, Malle-Timmy. Wenn man sich als dreiköpfiger Familienvater in den letzten 1 1/2 arbeitslosen Jahren auch mehr mit Netflix und Börsenkursen beschäftigt hat anstatt mit den eigenen Ablegern, dann ist es jetzt höchste Zeit für zwei Wochen SPO. Bahlsen eiscreme ohne gleichen dich. Aber der wortgewaltige Walter hatte noch ein zweites Highlight auf Lager: " Ich habe da schon meine Kniffe, wie ich mit David umgehen muss ". Hurra! Die Rede ist an dieser Stelle übrigens von Icke Hüftgold KinZombie, dem der neue Übungsleiter quasi per Handauflegen oder mittels einer Portion Elefantensülze das Fußballspielen erneut nahebringen möchte.
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