Inhalt Definition Geradenschar Scharparameter im Stützvektor Scharparameter im Richtungsvektor Scharparameter in Stütz- und Richtungsvektor Geradenscharen – Berechnungen Definition Geradenschar
Eine Geradenschar besteht aus Geraden, die in der Geradengleichung einen weiteren Parameter, den sogenannten Scharparameter haben. Zu jedem Wert des Scharparameters gehört eine Gerade der Schar. Es ist also ein Verbund von unendlich vielen, ähnlichen Geraden. Diese formale Definition klingt erstmal kompliziert. Einfacher wird es, wenn du dir die verschiedenen Fälle ansiehst. Denn der zusätzliche Parameter kann im Stützvektor, Richtungsvektor oder in beiden Vektoren vorkommen:
Scharparameter im Stützvektor
Beim folgenden Beispiel ist der Scharparameter $a$ im Stützvektor der Parameterdarstellung der Geraden $g_{a}$. Geradenschar aufgaben vektor net. Sowohl für $a$ als auch für $t$ kannst du eine beliebige reelle Zahl einsetzen, es gilt also: $a, t\in\mathbb{R}$. Die Geradengleichung lautet:
$g_{a}:\vec x=\begin{pmatrix} 1-a \\ 2a\\ 3+a \end{pmatrix}+t\cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1\\ -1 \end{pmatrix}$
Der Stützvektor hängt also von $a$ ab, er ist nicht fix.
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Geradenschar Aufgaben Vektor Kollektor
Scharparameter in Stütz- und Richtungsvektor
Was ist aber nun, wenn der Scharparameter $a$ sowohl im Stütz- als auch im Richtungsvektor vorkommt? Sieh dir dazu folgendes Beispiel an:
$h_{a}:\vec x=\begin{pmatrix} 1-a\\ 2a\\ 3+a \end{pmatrix}+t\cdot \begin{pmatrix} 5a\\ -3a\\ a \end{pmatrix}$
Diese Parametergleichung können wir aber umformen:
$\vec x=\begin{pmatrix} 1-a+5at\\ 2a-3at\\ 3+a+at \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1+a(-1+5t)\\ a(2-3t)\\ 3+a(1+t) \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1\\ 0\\ 3 \end{pmatrix}+a\cdot \begin{pmatrix} -1+5t\\ 2-3t\\ 1+t \end{pmatrix}$
Nun ist $t$ der Scharparameter. Hättest du das erwartet? Abituraufgaben Mathematik. Wenn du willst, kannst du auch $t$ und $a$ gegeneinander austauschen. Denn auf die Bezeichnungen kommt es nicht an. Tatsächlich kannst du also manche Geradenscharen so umformen, dass der Scharparameter nur noch im Stütz- oder Richtungsvektor vorkommt. Ist dies nicht möglich, so hängen beide Vektoren vom Scharparameter ab. Solch eine Schar kannst du nicht mehr geometrisch deuten.
Geradenschar Aufgaben Vector Art
Weitere mögliche Aufgaben zu Geradenbüscheln Gegeben sind die Geradenschar g_a:\overrightarrow{0X}=\left(\begin{matrix}-6\\8\\7 \end{matrix}\right)+t\cdot \left(\begin{matrix}1+2\cdot a\\2-2\cdot a\\2+a \end{matrix}\right), \ a\in\mathbb{R}, sowie die Punkte A(-6|8|7) und C(1|-8|6). Zeige, dass die Gerade h durch die Punkte A und C Teil der Schar ist. Geradenscharen Vektoren - Besondere Auswirkung von Parametern | Mathelounge. Untersuche, ob es eine Gerade aus der Schar gibt, die orthogonal zu der Geraden h liegt. Bestimme die Ebene in Koordinatenform, die alle Geraden der Schar enthält. Übungsaufgabe
Geradenschar Aufgaben Vektor Net
Ähnlich zu den Ebenenscharen verwandelt ein zusätzlicher Parameter die Parmeterform einer Gerade in eine Schar von Geraden. Auch die Geradenscharen können ganz unterschiedliche Lagen zueinander haben. Zwei besondere Typen, die Schar paralleler Geraden und das Geradenbüschel kommen in Aufgaben häufiger vor. In diesem Beitrag werden einige Grundaufgaben vorgestellt. Merke: Die Gleichungssysteme, die bei Geradenscharen entstehen lassen sich in vielen Fällen nicht mit dem GTR lösen. Häufig gibt es Produkte von Parametern, d. Gleichung einer Geradenschar bestimmen, Vektoren | Mathelounge. h. die Gleichungssysteme sind nicht linear. a) Die Geraden des Büschels haben einen gemeinsamen Stützvektor, der Parameter steht im Richtungsvektor. b) Die Geraden der parallelen Schar haben den Richtungsvektor gemeinsam, der Parameter steht im Stützvektor. Einige Grundaufgaben im Video Gleichungssysteme, die Produkte der Parameter enthalten, z. B. a·r, können nicht mit dem GTR, sondern nur "zu Fuß" mit dem Gauß- und/oder dem Einsetzverfahren gelöst werden.
Geradenschar Aufgaben Vektor Multiplikation
Sei v_a der Richtungsvektor von g_a. Es folgt, dass v_a orthogonal zur x-y-Ebene ist, wenn v_a nur eine z-Komponente ungleich 0 besitzt. Es gilt also das LGS:
v_a(x) = 0 (v_a(x) entspricht x-Komponente von v_a)
v_a(y) = 0 (analog)
unter der Nebenbedingung: |v_a(z)| > 0 und a aus {0, 2, 4, 6, 8, 10} zu lösen. Zunächst berechnet man die Lösungmenge L(a) aller a die das LGS erfüllen. Im nächsten Schritt berechnet überprüfst du welcher dieser a´s aus L(a) denn auch in {0, 2, 4, 6, 8, 10} liegen.
Geradenschar aufgaben vektor multiplikation. Die a´s die in beiden Mengen enthalten sind gilt es nun in v_a einzusetzen. Du erhälst dann nun Lösungen v_k dessen z-Komponente nun auf Ungleichheit mit 0 geprüft werden muss ( |v_a(z)| > 0). Gibt es nun a´s die alle diese Bedingungen erfüllen, so liegt in diesen Fällen ein Richtungsvektor senkrecht zur x-y-Ebene vor und damit würde ein Tunnel senkrecht zur ebenen Oberfläche gegraben.
Wir haben die 6 zu bohrenden Tunnel als Geradenschar g_a gegeben mit a aus {0, 2, 4, 6, 8, 10}. Ebenso sind die Punkte A, B, H1, H2 gegeben mit dem Zusatz, dass ein gerader Tunnel zwischen A und B existiert den wir mit T bezeichnen wollen. Es gilt nun folgende 3 Fragen zu beantworten:
1. ) Existiert ein Schnittpunkt S von g_a und T? 1. 1) Falls ein solcher Schnittpunkt S existiert, wie lautet er? 2. ) Liegen die Punkte H1 und H2 auf g_a? 3. ) Existiert ein gültiges a für g_a, so dass der Richtungsvektor Normalenvektor zur x-y- Ebene ist? Zur Lösung von 1. Geradenschar aufgaben vector art. ) Es gilt zunächst T zu berechnen:
T: x (t) = A + ( B - A)*t mit t aus [0, 1]!!! (Der Tunnel geht schließlich nur von A nach B)
Es gilt nun das LGS:
g_a = T
zu lösen. Man erhält falls denn Lösungen existieren ein r(a) (oder ein entsprechendes t(a)), so dass man den Schnittpunkt S in Abhängigkeit von a darstellen kann (S = S(a) wenn man so will)
Existiert nun S(a) für ein a aus {0, 2, 4, 6, 8, 10}, so ist diese Aufgabe gelöst und die Antwort lautet:
A(1): Ja es existiert mindestens ein Schnittpunkt S.
In unserem Beispiel hängen alle drei Koordinaten von $a$ ab. Es handelt sich aber auch um eine Geradenschar, wenn z. B. nur eine Koordinate von einem Scharparameter abhängt. Der Richtungsvektor ist allerdings fixiert. Das bedeutet, dass alle Geraden der Geradenschar die gleiche Richtung im Raum haben. Sie sind also parallel zueinander. Man nennt eine solche Geradenschar auch Parallelenschar. Scharparameter im Richtungsvektor
Im nächsten Beispiel ist der Scharparameter im Richtungsvektor der Parameterdarstellung der Geraden $h_{a}$. Auch hier soll wieder gelten, dass für beide Parameter eine beliebige reelle Zahl eingesetzt werden kann:
$h_{a}:\vec x=\begin{pmatrix} 1\\ 2\\ 3 \end{pmatrix}+t\cdot \begin{pmatrix} 2a\\ -3+a\\ a \end{pmatrix}$
Der Stützvektor ist bei allen Geraden der Geradenschar gleich. Das bedeutet, dass diese durch den gemeinsamen Fixpunkt $S(1|2|3)$ verlaufen. Es bildet sich ein sogenanntes Geradenbüschel. Nur der Richtungsvektor hängt vom Parameter $a$ ab. Somit hat jede Gerade der Schar eine andere Steigung bzw. Richtung im Raum.
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Artikelbeschreibung
Artikel-Nr. 5227040487
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