Lösungswege Mathematik Oberstufe 6, Schülerbuch

201 12.3 Lagebeziehungen von Geraden und Ebenen Lernziele: º Die Lagebeziehungen einer Geraden und einer Ebene ermitteln können º Schnittpunkte zwischen Gerade und Ebene ermitteln können º Geometrische Aufgaben mit Hilfe der Vektorrechnung lösen können Lagebeziehung zwischen Gerade und Ebene Zwischen Gerade und Ebene gibt es im Raum drei mögliche Lagebeziehungen: Die Gerade g liegt parallel zur Ebene e. g und e haben keinen gemeinsamen Schnittpunkt. Die Gerade g liegt in der Ebene e. g und e haben alle Punkte der Geraden g gemeinsam. Die Gerade g schneidet die Ebene e. g und e haben einen gemeinsamen Schnittpunkt S. e g e g e g S ​g ∩ e = ​{​}​ ​g ∩ e = g​ ​g ∩ e = ​{S}​ Im Folgenden wird gezeigt, wie die Lagebeziehung (und gegebenenfalls der Schnittpunkt) zwischen der Ebene e: X​ = ​(​ 2 1 ​ 2 ​) ​+ s · ​( ​ 1 2 ​ 0 ​) ​+ t · ​( ​ 0 3 ​ 1 ​) ​und den Geraden ​g​1​, ​g ​2 ​und ​g​3 ​rechnerisch bestimmt wird. ​g​1​: X = ​2 ​ 1 1 1 ​3 ​+ u · ​2 ​ 1 2 0 ​3​ ​g​2​: X = ​2 ​ 0 0 3 ​3 ​+ u · ​2 ​ 1 2 0 ​3​ ​g​3​: X = ​2 ​ ‒ 1 0 1 ​3 ​+ u · ​2 ​ 1 1 1 ​3​ Die Rechnungen sind einfacher, wenn die Ebene e in parameterfreier Form dargeste®®t wird. e: X = ​2 ​ 2 1 2 ​3 ​+ s · ​2 ​ 1 2 0 ​3 ​+ t · ​2 ​ 0 3 1 ​3 ​ w e: 2 x – y + 3 z = 9 A®s nächsten Schritt versucht man, die Koordinaten des Schnittpunktes zu bestimmen. Dazu setzt man die Koordinaten der Geraden g in die parameterfreie Form der Ebene e ein und ®öst die so erha®tene G®eichung. x = 1 + u g1: y = 1 + 2 u z = 1 2 (1 + u) – (1 + 2 u) + 3 · (1) = 9 w 4 = 9 Widerspruch x = 0 + u ​g​2​: y = 0 + 2 u z = 3 2(u) – (2 u) + 3 · (3) = 9 w 9 = 9 wahre Aussage x=‒1+u g3: y = u z = 1 + u 2(‒1+u)–(u)+3(1+u)=9 w u = 2 S = ​2 ​ ‒ 1 0 1 ​3 ​+ 2 · ​2 ​ 1 1 1 ​3 ​= ​2 ​ 1 2 3 ​3​ w S = (1 1 2 1 3) e und g​ ​1 ​haben keinen Schnittpunkt: ​g​1 ​° e = { }. Die Gerade g​ ​1 ​ist para®®e® zur Ebene e. ​g​2 ​und e haben unend®ich vie®e Schnittpunkte: ​g​2 ​° e = ​g​2​ Die Gerade g​ ​2 ​®iegt in der Ebene e. ​g​3 ​und e haben einen gemeinsamen Punkt: ​g​3 ​° e = {S} Die Gerade g​ ​3 ​und die Ebene e sind schneidend. Kompetenzen Merke Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=