Mathematik verstehen 6, Schulbuch

200 10 GERADEN UND EBENEN IM RAUM 3. Möglichkeit: Man ermittelt einen beliebigen Punkt A * g. Der gesuchte Abstand d ist gleichzeitig Höhe des von ​→a ​= ​ ⟶ AP​und dem Richtungsvektor ​→g ​der Geraden aufgespannten Parallelogramms. Der Flächeninhalt dieses Parallelogramms ist sowohl durch † ​→ g ​​† · d als auch durch † ​→ a ​​ × ​→g ​† gegeben. Aus † ​→ g ​​† · d = † ​→ a ​​ × ​→g ​† folgt: d = ​ † ​→ a ​× ​→g ​† _ † ​→ g ​† ​ Abstand zweier paralleler Geraden L Man ermittelt einen Punkt P auf einer der beiden Geraden und berechnet den Abstand d dieses Punktes von der anderen Geraden. Abstand zweier windschiefer Geraden L Den Abstand zweier windschiefer Geraden g und h kann man folgendermaßen berechnen (siehe nebenstehende Abbildung): Man ermittelt eine Gleichung einer zu h parallelen Ebene E, die g enthält. (Richtungsvektoren ​→g ​und ​ → h​von g bzw. h sind auch Richtungsvektoren von E und somit ist ​→g ​× ​ → h​ein Normalvektor von E). Dann ermittelt man einen beliebigen Punkt P auf h und berechnet den Abstand dieses Punktes von E. 10.53 Berechne den Abstand des Punktes P von der Ebene E auf zwei Arten! a) ​P = ​(2 1 – 7 1 18),​E: ​2x –y –2z = 2​ c) ​P = ​(3 1 2 1 – 3),​E:​4x+y–8z=2​ b) ​P = ​(15 1 – 2 1 7),​ E: ​6 x – 3 y + 2 z = 12​ d) ​P = ​(6 1 – 5 1 – 1),​E:​4x+3z=6​ 10.54 Kreuze jenen Punkt an, der von der Ebene E: x​ – 3 y + 4 z = 18​den größten Normalabstand hat!  ​(10 1 3 1 2) ​  ​(12 1 – 8 1 – 9) ​  ​(4 1 – 4 1 1) ​  ​(0 1 1 1 0) ​  ​(11 1 3 1 9) ​  ​(1 1 1 1 2)​ 10.55 Zeige, dass die Gerade g parallel zur Ebene E ist und ermittle den Abstand von g zu E! g: ​X = ​(– 5 1 2 1 3) ​+ t · ​(2 1 1 1 – 6),​E: ​9x –6y + 2z = 4​ 10.56 Berechne den Abstand des Punktes P von der Geraden g auf zwei Arten! a) ​P = ​(– 4 1 3 1 – 2),​ g: ​X = ​(7 1 11 1 19) ​+ t · ​(1 1 – 2 1 – 2) ​ c) ​P = ​(1 1 5 1 3),​ g: ​X = ​(13 1 6 1 5) ​+ t · ​(3 1 2 1 – 2) ​ b) ​P = ​(5 1 7 1 20),​ g: ​X = ​(3 1 5 1 – 6) ​+ t · ​(– 5 1 4 1 7)​ d) ​P = ​(2 1 7 1 3),​ g: ​X = ​(– 8 1 – 2 1 4) ​+ t · ​(4 1 3 1 6)​ 10.57 Zeige, dass die Geraden g und h parallel sind und berechne ihren Abstand! a) g: ​X = ​(2 1 5 1 – 3) ​+ t · ​(– 4 1 5 1 3),​ h: ​X = ​(– 5 1 11 1 11) ​+ s · ​(4 1 – 5 1 – 3)​ b) g: ​X = ​(– 1 1 3 1 2) ​+ t · ​(– 2 1 0 1 1),​ h: ​X = ​(– 4 1 5 1 11) ​+ s · ​(2 1 0 1 – 1)​ 10.58 Berechne den Abstand der windschiefen Geraden g und h! a) g: X = (5 1 – 2 1 8) + s · (1 1 – 1 1 4), h: X = (2 1 3 1 7) + t · (– 2 1 1 1 0) b) g: X = (9 1 – 5 1 – 3) + s · (2 1 4 1 15), h: X = (5 1 15 1 2) + t · (4 1 1 1 9) c) g:X=(–1 1 – 1 1 5) + s · (– 1 1 5 1 8), h: X = (9 1 6 1 12) + t · (5 1 – 4 1 2) d) g: X = (3 1 2 1 1) + s · (8 1 3 1 3), h: X = (1 1 – 1 1 – 7) + t · (0 1 – 1 1 3) P d g A g a P d P g d h h h g E AUFGABEN L Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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