Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

135 5.4 Lagebeziehungen zwischen Kegelschnitten und Geraden Lernziele: º Die gegenseitige Lage von Kegelschnitt und Gerade ermitteln können (AG-L 5.2) º Die Lagebeziehung und den Schnittwinkel zwischen zwei Kegelschnitten ermitteln können In Kapitel 4 wurde schon gezeigt, wie man die Lagebeziehung zwischen Kreis und Gerade feststellt. Um die Lagebeziehung zwischen einem Kegelschnitt und einer Geraden zu bestimmen, geht man auf gleiche Weise vor: Man ermittelt die Schnittpunkte zwischen der Geraden und dem Kegelschnitt und schließt auf die Lagebeziehung. Lagebeziehung Ellipse-Gerade Lagebeziehung Ellipse-Gerade Es gibt drei mögliche Lagebeziehungen: Je nach Anzahl der Schnittpunkte ist die Gerade eine Sekante, eine Tangente oder eine Passante. Bestimme die Lagebeziehung zwischen der Ellipse e​ ll: ​x​2 ​+ 2 ​y​2 ​= 18​und der Geraden ​ g: x + 2 y = 6.​ Bestimme gegebenenfalls die Koordinaten der gemeinsamen Punkte. 1. Schritt: Zuerst drückt man eine Variable aus der Geradengleichung aus und setzt diese in die Ellipsengleichung ein: x​ = 6 − 2 y ⇒ ​(6 − 2 y) ​2 ​+ 2 ​y​2 ​= 18​. 2. Schritt: Die quadratische Gleichung liefert die y-Werte der Schnittpunkte: ​6 y​ ​2 ​− 24 y + 18 = 0 ⇒ ​y ​ 1 ​= 1​; ​y​2 ​= 3​ 3. Schritt: Durch Einsetzen in die Geradengleichung erhält man die x-Werte der beiden Schnittpunkte: ​x​1 ​= 6 − 2·1 = 4​; ​x​2 ​= 0 ⇒ ​S ​1 ​= ​(4​|1​ )​; ​S ​ 2 ​= ​(0​|3​ )​ Da es zwei Schnittpunkte gibt, ist die Gerade eine Sekante. Ermittle die Lagebeziehung zwischen der Ellipse ell und der Geraden g. Bestimme gegebenenfalls die Koordinaten der gemeinsamen Punkte. a) ​ell: ​x​2 ​+ 5 ​y​2 ​= 45​; ​g: − x + 5 y = 15​ d) ​ell: 2 ​x​2 ​+ 3 ​y​2 ​= 5;​ ​g: y = 1​ b) ​ell: 9 ​x​2 ​+ 25 ​y​2 ​= 900;​ ​g: y = − ​3 _ 5 ​x + 6​ e) ​ell: ​x​ 2 ​+ 5 ​y​2 ​= 9;​ ​g: y = − x + 3​ c) e​ ll: ​x​2 ​+ 2 ​y​2 ​= 32;​ ​g: y = − x + 8​ f) ​ell: 2 ​x​2 ​+ 7 ​y​2 ​= 9;​​g: 2x +7y = 9​ Bestimme die gemeinsamen Punkte der Ellipse e​ ll: ​x​2 ​+ 5 ​y​2 ​= 45​und der Geraden ​g: X = ​(​ 5 ​ 2) ​+ t · ​( ​ 2 ​ − 1).​ 1. Schritt: Zuerst schreibt man die Gerade g koordinatenweise an: x​ = 5 + 2 t​; ​y = 2 − t​. 2. Schritt: Dann setzt man x und y in die Ellipsengleichung ein und berechnet den Parameter t: ​(5 + 2 t) ​2 ​+ 5 ​(2 − t) ​2 ​= 45 ⇒ 9 ​t ​2 ​+ 45 = 45 ⇒ ​t ​ 1, 2 ​= 0​ 3. Schritt: Da die quadratische Gleichung nur eine Lösung t​ = 0​besitzt, gibt es nur einen gemeinsamen Punkt T. Diesen erhält man, indem man t in die Geradengleichung einsetzt: ​T = ​(​ 5 ​ 2) ​+ 0 · ​( ​ 2 ​ − 1) ​= ​(5​|2​ )​ Kompetenzen Merke Muster 513‌ 514‌ Muster 515‌ x y Tangente Sekante Passante ell S2 S1 T Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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