2. 3 Lagebeziehungen von Geraden und Ebenen | mathelike Alles für Dein erfolgreiches Mathe Abi Bayern Alles für Dein erfolgreiches Mathe Abi Bayern Mathematik Abiturprüfungen (Gymnasium) Ein Benutzerkonto berechtigt zu erweiterten Kommentarfunktionen (Antworten, Diskussion abonnieren, Anhänge,... ). Bitte einen Suchbegriff eingeben und die Such ggf. auf eine Kategorie beschränken. Vorbereitung auf die mündliche Mathe Abi Prüfung Bayern mit DEIN ABITUR. Jetzt sparen mit dem Rabattcode "mathelike". Lagebeziehungen von geraden und ebenen. Jetzt anmelden und sparen!
Punkte Ein Punkt kann entweder auf einer Geraden liegen oder nicht. Überprüfen können wir das mithilfe einer Punktprobe (vgl. Abschnitt Geraden). Genauso gilt das für Ebenen: Setzt man die Koordinaten des Punktes in eine Ebenengleichung ein und die Gleichung ist erfüllt, so liegt der Punkt auf der Ebene. Andernfalls können wir den Abstand des Punktes von der Ebene bzw. von einer Gerade berechnen (vgl. Abschnitt Abstände). Lagebeziehungen von Ebenen und Geraden by Saskia Windolf. Gerade – Gerade Wie zwei Geraden zueinander liegen können haben wir bereits im Kapitel Geraden betrachtet. Sie können entweder (echt) parallel, identisch, sich schneidend oder windschief verlaufen. Unterscheiden können wir die Fälle durch Betrachten der Richtungsvektoren und dem Versuch eines Schnittes (vgl. Kapitel Geraden). Gerade – Ebene Eine Gerade kann in einer Ebene liegen, parallel zu einer Ebene verlaufen oder aber die Ebene in einem Punkt S schneiden. Um die Fälle unterscheiden zu können, setzt man Geraden- und Ebenengleichung gleich und betrachtet die Lösungsmengen: Bei genau einer Lösung gibt es genau einen Schnittpunkt* (Fall 3), hat die Gleichung bzw. das Gleichungssystem keine Lösung gibt es keinen Schnittpunkt.
Nach diesem Schema wollen wir die Lagebeziehung der "Bewegungsgeraden" g und h der beiden Flugzeuge aus dem obigen Beispiel untersuchen. Dazu beginnen wir mit einem Test auf Parallelität der Richtungsvektoren: Gibt es also eine reelle Zahl k mit ( 3 2 − 2) = k ( − 1 − 2 − 4)? Aus der dritten Zeile folgt offenbar k = 2. Damit ergeben sich für die ersten beiden Zeilen falsche Aussagen. Die Geraden g und h sind also nicht zueinander parallel. Durch Gleichsetzen der Geradengleichungen erhalten wir: ( I) − 14 + 3 r = 8 − s ( I I) 5 + 2 r = 17 − 2 s ( I I I) 11 − 2 r = 33 − 4 s ¯ ( I ') s + 3 r = 22 ( I I ') 5 + 2 r = 6 ( I I I ') 4 s − 2 r = 22 Die Gleichungen ( I ') u n d ( I I ') führen auf r = 8 u n d s = − 2. Damit ergibt sich ein Widerspruch zur Gleichung ( I I I '). Ebenen und Lagebeziehungen - MATHE. Die Geraden g und h sind also zueinander windschief. Anmerkung: Zu untersuchen wäre allerdings noch, ob eine Kollision der beiden Flugzeuge damit tatsächlich ausgeschlossen ist?
Gerade und Ebene Ist die Ebene parametrisiert gegeben, bestimmt man zunächst eine Koordinatengleichung. Eine Gerade x → = p → + t r → hat mit der Ebene ax + by + cz = d einen Schnittpunkt, falls die Gleichung a ( p 1 + tr 1) + b ( p 2 + tr 2) + c ( p 3 + tr 3) = d für t genau eine Lösung t 0 besitzt. Der Schnittpunkt ist dann p → + t 0 r → Besitzt die Gleichung keine bzw. unendlich viele Lösung(en), ist die Gerade zur Ebene parallel. (Diesen Fall kann daran erkannt werden, dass der Richtungsvektor der Gerade zum Normalenvektor ( a, b, c)T der Ebene senkrecht steht, d. Lagebeziehung – Wikipedia. h. ihr Skalarprodukt ist 0. ) Ebene zu Ebene Zwei Ebenen a 1 x + b 1 y + c 1 z = d 1, a 2 x + b 2 y + c 2 z = d 2 besitzen genau eine gemeinsame Gerade (Schnittgerade), falls die beiden Normalenvektoren ( a 1, b 1, c 1), (a 2, b 2, c 2) keine Vielfache voneinander (d. linear unabhängig) sind. Die Schnittgerade ergibt sich als Lösung des linearen Gleichungssystems. Falls die Normalenvektoren linear abhängig sind, sind die Ebenen parallel und zwar identisch, falls die beiden Gleichungen Vielfache voneinander sind.
(siehe Beispiel 2) Habt ihr nun diese zwei Geradengleichungen, geht ihr nach dem Muster wie oben vor, also: 1. Schaut, ob die Richtungsvektoren Vielfache sind. Hier sind sie es, da wenn man den Richtungsvektor von h mal zwei nehmt, kommt der von g raus. Daher macht ihr mit Schritt 2. 1 weiter. 2. 1 Da ihr das nun wisst, müsst ihr nur noch rausfinden, ob sie identisch oder parallel sind, das macht ihr, indem ihr einen Punkt der einen Gleichung mit der anderen Geradengleichung gleichsetzt und dann jede Zeile einzeln löst: 3. Kommt überall dasselbe für λ oder μ raus, dann sind sie identisch, wenn es wie hier aber unterschiedliche sind, sind sie echt parallel. Hier könnt ihr euch mal diese beiden Geraden in 3D angucken: Ihr habt diese zwei Gleichungen und "möchtet" wissen, wie sie zueinander liegen, also wie oben vorgehen: 1. Sind die Richtungsvektoren Vielfache voneinander? Hier in diesem Fall nicht, man kann den Richtungsvektor von g nicht mal irgendeine Zahl nehmen, sodass der Richtungsvektor von h raus kommt.
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