Mathematik verstehen 6, Schulbuch

196 10 GERADEN UND EBENEN IM RAUM 10.4 Gegenseitige Lagen von Geraden und Ebenen im Raum Gegenseitige Lage und Schnitt von Gerade und Ebene L Eine Ebene E und eine Gerade g im Raum können folgende gegenseitige Lagen einnehmen: S g E n g g E n g E n g g schneidet E in einem Punkt S: E ° g={S} g ist zu E parallel und liegt nicht in E: E ° g = ¿ g ist zu E parallel und liegt in E: E ° g = g Die gegenseitige Lage einer Ebene E und einer Geraden g kann man am leichtesten untersuchen, wenn E durch eine Gleichung und g durch eine Parameterdarstellung gegeben ist. Vorgangsweise zur Bestimmung der gegenseitigen Lage einer Ebene E und einer Geraden g Ermittle einen Normalvektor ​→n​von E und einen Richtungsvektor ​→g ​von g! Prüfe, ob ​→g ​zu ​→n​normal ist! – Ist ​→g​nicht normal zu ​→n​, so schneiden g und E einander in einem Punkt. – Ist ​→g​normal zu ​→n​, so ist g parallel zu E. Ermittle einen beliebigen Punkt P auf g und prüfe, ob P in E liegt! • Ist P * E, so liegt die Gerade g in E. • Ist P + E, so liegt die Gerade g nicht in E. 10.39 Ermittle die gegenseitige Lage und gegebenenfalls den Schnittpunkt der Ebene E: 2x – y + 5z = –3 und der Geraden g = AB mit A = (0 1 2 1 7), B = (1 1 1 1 10)! LÖSUNG Parameterdarstellung von g: X = (0 1 2 1 7) + t · (1 1 – 1 1 3) Richtungsvektor von g: ​→g ​= (1 1 – 1 1 3), Normalvektor von E: ​→n ​= (2 1 – 1 1 5) ​→g ​· ​→n ​= 1·2+(–1)·(–1)+3·5=18≠0 w ​→g ​und ​→n​stehen nicht normal aufeinander. w E und g schneiden einander in einem Punkt S. • Da S * g, gibt es ein t * R, so dass: S = (0 1 2 1 7) + t · (1 1 – 1 1 3) = (t 1 2 – t 1 7 + 3 t) • Da S * E, erfüllt S die Ebenengleichung: 2 t – (2 – t) + 5 (7 + 3 t) = – 3 É t = – 2 Durch Einsetzen von t = – 2 in die Gleichung S = (t 1 2 – t 1 7 + 3 t) erhalten wir: S = (– 2 1 4 1 1) 10.40 Ermittle die gegenseitige Lage und gegebenfalls den Schnittpunkt der Ebene E und der Geraden g! a) E:​2x+3y–z=8,g:X=​(– 2 1 4 1 – 9) ​+ t · ​(2 1 – 1 1 4)​ b) E:​5x–4y+2z=20,g:X=​(– 4 1 3 1 – 4) ​+ t · ​(– 2 1 3 1 1)​ c) E:​3x+6y–2z=12,g:X=​(14 1 – 5 1 7) ​+ t · ​(3 1 – 2 1 2)​ d) E:​2x+5y–z=5,g:X=​(2 1 1 1 3) ​+ t · ​(– 3 1 2 1 4)​ e) E:​3x+5y+4z=5,g:X=​(2 1 3 1 – 4) ​+ t · ​(6 1 2 1 – 7)​ Ó Lernapplet 4jc9wy AUFGABEN L Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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