Mathematik verstehen 6, Schulbuch

175 9.3 Einfache Anwendungen der Vektorrechnung in der räumlichen Geometrie Winkelmaß von Vektoren in ​ℝ 3​ L Das Winkelmaß zweier Vektoren ist in ​ℝ 3 ​analog definiert wie in ​ℝ 2.​ Definition Zwei vom Nullvektor verschiedene Vektoren ​→a ​, ​ → b ​* ​ℝ 3 ​seien durch Pfeile von einem gemeinsamen Anfangspunkt aus dargestellt. Das Maß φ des Winkels, den diese beiden Pfeile miteinander einschließen, nennt man das Winkelmaß der Vektoren ​→a ​und ​ → b ​. Für das Winkelmaß φ zweier Vektoren gilt stets: 0° ª φ ª 180°. Analog zu ​ℝ 2 ​gilt auch in ​ℝ 3:​ Satz Ist φ das Winkelmaß der vom Nullvektor verschiedenen Vektoren ​→a ​, ​ → b ​* ​ℝ 3,​ dann gilt: cos φ = ​ ​ →a ​· ​ → __b ​ ​| ​→a ​| ​· ​| ​ → b ​|​ ​ Wie in R2 folgt in R3 aus ​→a ​· ​ → b ​= ​| ​→a ​| ​· ​| ​ → b ​| ​· cos φ: • Ist ​→a ​· ​ → b​> 0, so bilden die Pfeile einen spitzen Winkel. • Ist ​→a ​· ​ → b​< 0, so bilden die Pfeile einen stumpfen Winkel. • Ist ​→a ​· ​ → b​= 0, so bilden die Pfeile einen rechten Winkel. 9.25 Berechne das Winkelmaß der Vektoren ​→a ​und ​ → b ​! a) ​→a ​= (7 1 2 1 1), ​ → b ​= (3 1 2 1 – 3) b) ​→a ​= (4 1 0 1 – 5), ​ → b ​= (1 1 1 1 7) c) ​→a ​= (4 1 1 1 7), ​ → b ​= (5 1 5 1 2) 9.26 Kreuze an, ob die Vektoren ​→a ​und ​ → b​miteinander einen spitzen, stumpfen oder rechten Winkel einschließen! ​→a ​ ​ → b ​ spitzer Winkel stumpfer Winkel rechter Winkel ​(7 1 2 1 1)​ ​(2 1 – 7 1 0)​ ​(1 1 1 1 1)​ ​(1 1 – 1 1 2)​ ​(2 1 3 1 8)​ ​(3 1 2 1 9)​ ​(1 1 1 1 2)​ ​(– 1 1 – 1 1 – 5)​ ​(7 1 1 1 5)​ ​(2 1 – 9 1 – 1)​ ​(2 1 1 1 3)​ ​(– 4 1 4 1 1)​ 9.27 Sei ​→a ​= ​(4 1 – 2 1 5)​. Gib konkrete Beispiele für Vektoren ​ → b ​* ​ℝ ​3 ​an, die mit dem Vektor ​→a ​ a) einen spitzen Winkel, b) einen rechten Winkel, c) einen stumpfen Winkel einschließen! 9.28 Ermittle die fehlenden Eckpunktskoordinaten und den Flächeninhalt des Rechtecks ABCD! a) A = ​(2 1 3 1 – 5)​, B = ​(– 2 1 9 1 7)​, C = ​(4 1 7 1 ​c ​3​) ​ b) ​A = ​(7 1 – 9 1 2)​, B = ​(– 9 1 – 1 1 4)​, D = ​(11 1 – 2 1 ​d ​3​)​ 9.29 Ermittle die fehlenden Eckpunktskoordinaten des Quadrats ABCD (2 Lösungen)! a) A = ​(1 1 – 2 1 3)​, B = ​(5 1 5 1 7)​, D = ​(​d ​1 ​1 2 1 ​d ​3​) ​ b) ​A = ​(– 3 1 – 6 1 – 3)​, B = ​(1 1 – 4 1 1)​, C = ​(​c ​1 ​1 – 8 1 ​c ​3​)​ HINWEIS Beachte, dass ​‾AB ​= ​‾AD ​und ​‾AB ​© ​‾AD ​ist! S φ a b φ a b φ a b a b Ó Lernapplet 3z9sf2 AUFGABEN L Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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