Ebenengleichungen und ihre Beziehungen Eine Ebenengleichung ist in der Mathematik eine Gleichung, die eine Ebene im dreidimensionalen Raum beschreibt. Eine Ebene besteht dabei aus denjenigen Punkten in einem kartesischen Koordinatensystem, deren Koordinatenvektoren die Ebenengleichung erfüllen. Stehen die einzelnen Koordinaten der Ebenenpunkte in einer Gleichungsbeziehung, spricht man von einer Koordinatengleichung, zu denen die Koordinatenform und die Achsenabschnittsform gehören. Stehen die Ortsvektoren der Ebenenpunkte in der Gleichung, handelt es sich um eine Vektorgleichung, zu denen die Parameterform und die Dreipunkteform gehören. Enthält die Gleichung einen Normalenvektor der Ebene, so spricht man von einer Normalengleichung, zu denen die Normalenform und die Hessesche Normalform gehören. Normalenform der Ebenengleichung | mainphy.de. Durch Vektorgleichungen können auch Ebenen in höherdimensionalen Räumen dargestellt werden, während Koordinatengleichungen und Normalengleichungen in diesem Fall Hyperebenen beschreiben. Koordinatengleichungen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] In der analytischen Geometrie wird jeder Punkt im dreidimensionalen Raum mit Hilfe eines kartesischen Koordinatensystems durch ein Koordinatentupel identifiziert.
Eine Skizze soll den Zusammenhang veranschaulichen: Ebene in Normalenform Vorteil der Darstellung in Normalenform Uns reicht zur eindeutigen Bestimmung einer Ebene ein Punkt, der in der Ebene liegt, und ein Vektor (der Normalenvektor der Ebene). Zwar erfordert die Bestimmung des Normalenvektors zuerst ein bisschen Rechnerei, doch lohnt sich der Aufwand rasch. Mittels des Normalenvektors lassen sich dann z. B. sehr einfach Schnittwinkel berechnen und die Normalenform einer Ebene erleichtert Abstandsberechnungen ungemein. Normalengleichung einer ebene von. Beispiel Hier klicken zum Ausklappen Der Punkt P(1|2|0) liegt auf der Ebene E, die den Normalenvektor $\vec{n}=\begin{pmatrix}2\\1\\2\end{pmatrix}$ hat. Die Normalenform der Ebene E lautet dann: $E:\quad\lbrack\vec{x}-\vec{p}\rbrack\cdot\vec{n}=\lbrack\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\end{pmatrix}-\begin{pmatrix}1\\2\\0\end{pmatrix}\rbrack\cdot\begin{pmatrix}2\\1\\2\end{pmatrix}=0$. Hierbei steht $\vec{x}$ für den Ortsvektor eines beliebigen Punktes auf der Ebene.
Wie kann die durch drei nichtkollineare Punkte A, B und C festgelegte Ebene ε "mathematisch" beschrieben werden? Dazu muss man der Frage nachgehen, was Punkte X dieser Ebene von anderen Punkten des Raumes (in Bezug auf die Punkte A, B und C) unterscheidet. Normalenvektor einer Ebene ⇒ verständliche Erklärung. Wir betrachten die (verschiedenen) Geraden g und h durch die Punkte A und B sowie A und C. Will man nun den Schnittpunkt A dieser Geraden auf einen beliebigen Punkt X von ε verschieben, so gelingt dies immer, indem man A erst ein Stück entlang der Geraden g und anschließend parallel zu h verschiebt (man könnte auch umgekehrt den Punkt A erst auf der Geraden h und anschließend parallel zu g verschieben). Der Punkt A kann also durch Hintereinanderausführen zweier Verschiebungen parallel zu g bzw. h auf jeden Punkt X der Ebene ε abgebildet werden. Betrachtet man die durch die Punkte A, B, C und X bestimmten Vektoren, so heißt dies nichts anderes, als dass sich der Vektor x → − a → als Linearkombination der Vektoren u →: = b → − a → u n d v →: = c → − a → darstellen lässt.
Jede Wahl von, die diese Gleichung erfüllt, beispielsweise oder, entspricht dann einem Geradenpunkt. Berechnung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Aus der Parameterform [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Aus der Parameterform einer Geradengleichung lässt sich ein Normalenvektor der Geraden bestimmen, indem die beiden Komponenten des Richtungsvektors der Geraden vertauscht werden und bei einer der beiden Komponenten das Vorzeichen geändert wird, das heißt. Der Stützvektor kann aus der Parameterform übernommen werden. Normalengleichung einer ebene in french. Aus der Zweipunkteform [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Aus der Zweipunkteform einer Geradengleichung wird zunächst ein Richtungsvektor der Geraden als Differenzvektor zwischen den Ortsvektoren und der beiden Punkte ermittelt und dann wie bei der Parameterform verfahren, also. Als Stützvektor kann der Ortsvektor einer der Punkte verwendet werden. Aus der Koordinatenform [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Aus der Koordinatenform einer Geradengleichung mit den Parametern und lässt sich ein Normalenvektor der Gerade direkt als ablesen.