Lösungswege Mathematik Oberstufe 6, Schülerbuch

204 Ebenen im Raum > Lagebeziehungen von Ebenen – lineare Gleichungssysteme 12 Bestimme die Lagebeziehung der Ebenen ​e​1 ​und ​e​2 ​und gegebenenfalls die Gleichung der Schnittgeraden g. a) ​e ​1 ​: x − 3y + 2z = 1​, ​e​2 ​: x − y + 2z = 5​ c) ​e ​1 ​: 2x − y+z = 0​,​e​2 ​: 2x − 4y + 4z = 0​ b) ​e ​1 ​: x − y + z = − 1​, ​e ​2 ​: x + 2y − 3z = 0​ d) ​e ​1 ​: − 2x+y = 1​,​e​2 ​: − 4x + 3y = 1​ Bestimme die Lagebeziehung der Ebenen ​e​1 ​und ​e​2 ​und gegebenenfalls die Gleichung der Schnittgeraden g. a) ​e ​1 ​: X = ​(​ 2 1 ​ 3 ​) ​+ s · ​( ​ 0 0 ​ 3 ​) ​+ t · ​( ​ 1 3 ​ 2 ​)​ ​e ​2 ​: X = ​(​ 2 1 ​ 3 ​) ​+ u · ​( ​ 1 0 ​ 1 ​) ​+ v · ​(​ 0 1 ​ 0 ​)​ b) ​e ​1 ​: X = ​( ​ 4 ​ − 1 ​ 0 ​) ​+ s · ​(​ 1 1 ​ 1 ​) ​+ t · ​(​ 2 1 ​ 0 ​)​ ​e ​2 ​: X = ​(​ 7 1 ​ 1 ​) ​+ u · ​( ​ 1 ​ − 1 ​ 2 ​) ​+ v · ​( ​ 2 3 ​ − 4 ​)​ c) ​e ​1 ​: X = ​(​ 1 1 ​ 1 ​) ​+ s · ​( ​ 1 2 ​ 3 ​) ​+ t · ​(​ − 1 0 ​ ​ 2 ​)​ ​e ​2 ​: X = ​(​ 2 1 ​ 3 ​) ​+ u · ​( ​ 0 2 ​ 5 ​) ​+ v · ​(​ − 2 0 ​ ​ 4 ​)​ d) ​e ​1 ​: X = ​(​ − 2 3 ​ ​ 5 ​) ​+ s · ​(​ − 1 0 ​ ​ 2 ​) ​+ t · ​( ​ 0 ​ − 2 ​ 3 ​)​ ​e ​2 ​: X = ​(​ − 3 1 ​ ​ 10 ​) ​+ u · ​( ​ − 1 ​ − 2 ​ 5 ) ​+ v · ​( ​ − 1 ​ − 4 ​ 8 )​ Tipp: Bringe die Ebenen zuerst auf eine parameterfreie Form. Überprüfe ohne Berechnung der Schnittgeraden, ob die gegebene Gerade g die Schnittgerade der Ebenen a und b ist. a) ​a : 2x − y+2z = 4​ g:X = ​( ​ 1 0 ​ 1 ​) ​+ s · ​( ​ 3 2 ​ − 2 ​) ​ ​b : x − y = 2 ​ b) ​a:x = 2​ g:X = ​(​ 2 0 ​ 3 ​) ​+ s · ​( ​ 0 ​ − 1 ​ 0 ​) ​ ​b:z = 3​ Gegeben sind die Ebene e​ : − x + 2y + 5z = − 3​und der Punkt P​ = (1​|​2​|​3)​. Gib die Gleichung einer Ebene f mit folgenden Eigenschaften an. a) ​f​‖​e​; ​P ∈ f​ b) schneidend zu e, P​ ∈ f​ c) ​f ⊥ e​; ​P ∈ f​ d) ​f ⊥ e​, ​P ∈ f​; ​Q = (0​|​0​|​1) ∈ f​ Lineare Gleichungssysteme mit drei Variablen Da die parameterfreie Darstellung von Ebenen die Variablen x, y und z besitzt, führt die Untersuchung von Lagebeziehungen zwischen Ebenen auf Gleichungssysteme mit drei Variablen. Ein Gleichungssystem aus 3 Gleichungen mit 3 Variablen wird folgendermaßen gelöst. Schritt 1: Ordne die drei Gleichungen so an, dass gleiche Variablen untereinander stehen. ​I: 2x − y + 3z = 9​ ​II: x + 2y − 2z = − 1​ ​III: − 5x + 3y − 3z = − 8​ Schritt 2: Vereinfache das System auf 2 Gleichungen mit 2 Variablen – eliminiere eine Variable. Eliminationsverfahren anwenden: I + III : − 3x + 2y = 1 2 · I + 3 · II : 7x + 4y = 15 Schritt 3: Löse das vereinfachte Gleichungssystem aus 2 Gleichungen mit 2 Variablen und bestimme den Wert aller Variablen. ​− 3x + 2y = 1​ ​7x + 4y = 15 ​​⇒ x = 1​; ​y = 2​ Setzt man nun x​ = 1​und y​ = 2​in einer der ursprünglichen Gleichungen ein, so erhält man den Wert der Variablen z: ​I: 2 · 1 − 2 + 3z = 9 ⇒ z = 3​ Die Lösung besteht aus einem Zahlentripel: L​ = {(1​|​2​|​3​)} 807 808 809 810 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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