Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

153 6.2 Kurven im Raum Lernziele: º Parameterdarstellung von Schraubenlinien kennen º Kurven in Parameterdarstellung mit Technologieeinsatz zeichnen und untersuchen können Fügt man der Parameterdarstellung einer Kurve im ​​ℝ​ 2​ ​ noch eine dritte Koordinate hinzu, so erhält man die Parameterdarstellung einer Kurve im Raum. Die Parameterdarstellung der Kurve ​k: X = ​(​ r cos​(t)​ r sin​ ​ (t)​ 0)​ mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​ beschreibt zum Beispiel einen Kreis in der xy-Ebene mit Mittelpunkt im Ursprung und dem Radius r. Sie beschreibt die kreisförmige Bewegung eines Körpers gegen den Uhrzeigersinn. Ändert sich die z-Koordinate des Kreises mit dem Parameter t, so ändert sich während der Kreisbewegung auch die z-Koordinate (Höhe) des Punktes. Man erhält im Intervall ​[0; 2 n π]​n Umdrehungen einer Schraubenlinie: ​s: X = ​(​ r cos​(t)​ r sin​ ​ (t)​ t)​ mit ​t ∈ ​[0; 2 n π]​ Bei den Parameterdarstellungen ​s​1​, ​s ​2​, ​s ​3 ​wird jeweils ein Merkmal verändert. Zeichne die Kreis- und Schrauben-Linien und stelle fest, wie diese Veränderung die Form der Kurve beeinflusst. a) ​​s​ 1 ​​: X = ​(​ 2 cos​(t)​ ​ 2 sin​(t) 0)​​ mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​​; ​​s​ 2 ​​: X = ​(​ 3 cos​(t)​ ​ 3 sin​(t) 0)​​ mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​​; ​​s​ 3 ​​: X = ​(​ 5 cos​(t)​ ​ 5 sin​(t) 0)​​ mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​​ b) ​​s​ 1 ​​: X = ​(​ 2 cos​(t)​ ​ 2 sin​(t) t)​ ​mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​​; ​​s​ 2 ​​: X = ​(​ 2 cos​(t)​ ​ 2 sin​(t) t)​ ​mit ​t ∈ ​[0; 4 π]​;​ ​​s​ 3 ​​: X = ​(​ 2 cos​(t)​ ​ 2 sin​(t) t)​ ​mit t​ ∈ ​[0; 6 π]​​ c) ​​s​ 1 ​​: X = ​(​ 4 cos​(t)​ ​ 4 sin​(t) t)​​ mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​​; ​​s​ 2 ​​: X = ​(​ 4 cos​(2 t)​ ​ 4 sin​(2 t) t)​​ mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​​; ​​s​ 3 ​​: X = ​(​ 4 cos​(4 t)​ ​ 4 sin​(4 t) t)​​ mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​​ d) ​​s​ 1 ​​: X = ​(​ 3 t cos​(t)​ ​ 3 t sin​(t) 2 t​)​ ​mit ​t ∈ ​[0; 8 π]​​; ​​s​ 2 ​​: X = ​(​ 3 t cos​(t)​ ​ 3 t sin​(t) t)​ ​mit ​t ∈ ​[0; 8 π]​;​ ​​s​ 3 ​​: X = ​(​ 3 t cos​(t)​ ​ 3 t sin​(t) 0, 5 t​)​ ​mit ​t ∈ ​[0; 8 π]​​ Zusammenfassung Parameterdarstellung des Kreises k ​k: X = ​(​x ​M ​+ r cos​(t)​| ​​y ​ M ​+ r sin​(t)​)​ mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​ ​k: X = ​(​ ​x ​M​ ​y ​ ​ M​ ​) ​+ ​(​ r cos​(t)​ ​ r sin​(t)​)​ mit ​t ∈ ​[0; 2 π]​ r: Kreisradius; M​ = ​(​x ​M​| ​​y ​M​)​: Mittelpunkt des Kreises Kompetenzen x z y k –4 –2 –2 –4 –4 –2 –2 –6 2 2 4 6 0 4 6 x z y k –8 –4 –4 –8 –8 –2 –4 –12 4 4 8 12 0 8 12 16 20 Ó Technologie Darstellung Schraubenlinie m74z4q 575‌ x y r sin t t k r M yM xM r cos t X Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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