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Darstellungsform Ebenengleichung Beschreibung Koordinatenform der Ebene Normalenvektor: Parameterform der Ebene Aufpunkt/ Stützvektor: Richtungsvektoren: und Normalenform der Ebene Aufpunkt/ Stützvektor: Normalenvektor: Die Gerade g wird bei den verschiedenen Methoden stets in Parameterform benötigt. 1. Methode Lagebeziehung Gerade Ebene bestimmen Bei dieser Methode muss die Ebene E in Koordinatenform und die Gerade g in Parameterform gegeben sein. Wenn du diese Methode zur Bestimmung der Lagebeziehung anwendest, beginnst du damit, dass du überprüfst, ob der Normalenvektor der Ebene und der Richtungsvektor der Gerade senkrecht aufeinander stehen. Doch wann stehen zwei Vektoren senkrecht aufeinander? Zwei Vektoren und stehen genau dann senkrecht aufeinander, wenn das Skalarprodukt der beiden Vektoren 0 ist. Mathematisch schreibt man das folgendermaßen: Du berechnest also das Skalarprodukt des Normalenvektors der Ebene und des Richtungsvektors der Gerade:. Wenn das Skalarprodukt der beiden Vektoren 0 ist (), stehen der Normalenvektor und der Richtungsvektor senkrecht aufeinander.
Abbildung 5: Schema zur Bestimmung der Lagebeziehung von Gerade und Ebene Wie du dieses Schema anwenden kannst, siehst du im folgenden Beispiel: Aufgabe Bestimme die Lagebeziehung der Gerade und der Ebene und gib gegebenenfalls den Schnittpunkt an. Schritt: Geradengleichung in Ebenengleichung einsetzen Du setzt die Geradengleichung in die Ebenengleichung ein. Schritt: Lösungen der Gleichung berechnen Die Gleichung von oben löst du jetzt nach auf. Hier gibt es genau eine Lösung. Deshalb weißt du, dass Gerade und Ebene sich schneiden. 3. Schritt: Schnittpunkt berechnen Den Wert, den du für berechnet hast, setzt du jetzt in die Geradengleichung ein, um den Schnittpunkt zu berechnen: Der Schnittpunkt der Gerade und der Ebene hat die Koordinaten. Methode Lagebeziehung Gerade Ebene bestimmen Bei der dritten Methode liegen die Ebene und die Gerade in Parameterform vor. Die Ebenengleichung und die Geradengleichung werden gleichgesetzt: Dadurch entsteht ein lineares Gleichungssystem mit drei Gleichungen und drei Variablen ().
Wenn du eine Gerade und eine Ebene gemeinsam betrachtest, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, wie diese zueinander liegen können. In diesem Artikel erfährst du, welche Lagebeziehung eine Gerade und eine Ebene haben können und wie du sie bestimmen kannst. Lagebeziehungen Gerade Ebene Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten, wie eine Gerade und eine Ebene im Raum zueinander liegen können. Die Ebene E und die Gerade g können einen Schnittpunkt besitzen, parallel zueinander sein oder die Gerade kann in der Ebene liegen. Eine Ebene E und eine Gerade g haben einen Schnittpunkt, wenn sie genau einen gemeinsamen Punkt haben. In der Abbildung kannst du die Ebene E und die Gerade g sehen, die einen Schnittpunkt haben. Der Schnittpunkt, der auch als Durchstoßpunkt bezeichnet wird, ist als Grüner Punkt dargestellt. Abbildung 1: Gerade schneidet Ebene Die Ebene ist in der Zeichnung durch gestrichelte Linien begrenzt. In Wirklichkeit aber hat die Ebene keine Begrenzung, sondern ihre Fläche ist unendlich groß.
Aloha:) Wir berechnen zunächst den Schnittpunkt \(S\) von Gerade \(g\) und Ebene \(E_2\). $$4\stackrel{! }{=}\left(\begin{array}{c}-2\\9\\3\end{array}\right)\vec x=\left(\begin{array}{c}-2\\9\\3\end{array}\right)\cdot\left[\left(\begin{array}{c}2\\1\\2\end{array}\right)+\eta\left(\begin{array}{c}3\\-1\\-1\end{array}\right)\right]=11-18\eta\;\;\Rightarrow\;\;\eta=\frac{7}{18}$$Der Schnittpunkt ist daher:$$S\left(\frac{57}{18}, \frac{11}{18}, \frac{29}{18}\right)$$ Der Normalenvektor von \(E_2\) ist \((-2|9|3)\). Der Richtungsvektor der Geraden ist \((3|-1|-1)\).
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Wenn man dann versteht, wie viele neue Schnittpunkte maximal bei der Hinzunahme von einer neuen Geraden hinzukommen, so weiß man, wie die Anzahl der maximalen Schnittpunkte von Geraden lautet. Dieser Übergang ist in der Tat einfach zu verstehen. Die neue Gerade kann höchstens jede der alten Geraden in genau einem Punkt schneiden, deshalb kommen höchstens neue Schnittpunkte hinzu. Wenn man die neue Gerade so wählt, dass sie zu keiner der gegebenen Geraden parallel ist (was möglich ist, da es unendlich viele Richtungen gibt) und ferner so wählt, dass die neuen Schnittpunkte von den schon gegebenen Schnittpunkten der Konfiguration verschieden sind (was man erreichen kann, indem man die neue Gerade parallel verschiebt, um den alten Schnittpunkten auszuweichen), so erhält man genau neue Schnittpunkte. Von daher ergibt sich die (vorläufige) Formel bzw. also einfach die Summe der ersten natürlichen Zahlen.
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