B. den Verbindungsvektor der Stützpunkte. Beantwortet
mathef
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Ebene Aus Zwei Geraden Bestimmen
Für die Vorstellung kannst Du also zwei Vektoren immer so legen, dass sie eine (genauer beliebig viele parallele) Ebenen aufspannen. Um die Ebene dann eindeutig zu bestimmen brauchst Du noch einen "Stützvektor" der ausgehend vom Ursprung genau einen Punkt der Ebene "markiert". Zwei windschiefe Geraden spannen im 3-dimensionalen Raum niemals eine Ebene auf
RE: Windschiefe Geraden spannen eine Ebene auf
Zwei Vektoren können nicht zueinander windschief sein, zwei Geraden aber. Die Vorstellung, dass Vektoren immer im Ursprung beginnen sollte hier hilfreich sein. Ebene aus zwei geraden bestimmen. Ich meine zu glauben, was du meinst und wo dein Denkfehler liegt, genau sagen kann ich es aber nicht. Die Richtungsvektoren zweier zueinander windschiefer Geraden spannen eine Ebene durch den Ursprung auf. Nimmt man nun einen Punkt einer der beiden Geraden, und verschiebt die Ebene um diesen Punkt, so liegt eine der beiden Geraden vollständig in der Ebene, die andere liegt parallel zu der Ebene, dass beide Geraden in der Ebene liegen wird schwer.
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Richtungsvektoren auf Kollinearität prüfen Im ersten Schritt untersuchen wir, ob die Richtungsvektoren der beiden Geraden kollinear, d. h. Vielfache voneinander, sind. Dazu überprüfen wir, ob es eine Zahl $r$ gibt, mit der multipliziert der Richtungsvektor der zweiten Gerade zum Richtungsvektor der ersten Gerade wird. Ansatz: $\vec{u} = r \cdot \vec{v}$ $$ \begin{pmatrix} 2 \\ 2 \\ 1 \end{pmatrix} = r \cdot \begin{pmatrix} 1 \\ -2 \\ 2 \end{pmatrix} $$ Im Folgenden berechnen wir zeilenweise den Wert von $r$: $$ \begin{align*} 2 &= r \cdot 1 & & \Rightarrow & & r = 2 \\ 2 &= r \cdot (-2) & & \Rightarrow & & r = -1 \\ 1 &= r \cdot 2 & & \Rightarrow & & r = 0{, }5 \end{align*} $$ Wenn $r$ in allen Zeilen den gleichen Wert annimmt, sind die Richtungsvektoren kollinear. Ebene durch zwei Geraden. Das ist hier nicht der Fall! Folglich handelt es sich entweder um zwei sich schneidende Geraden oder um windschiefe Geraden. Um das herauszufinden, überprüfen wir rechnerisch, ob ein Schnittpunkt existiert. Auf Schnittpunkt prüfen Geradengleichungen gleichsetzen $$ \vec{a} + \lambda \cdot \vec{u} = \vec{b} + \mu \cdot \vec{v} $$ $$ \begin{align*} 1 + 2\lambda &= 4 + \mu \tag{1.
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5. Schritt: Alles in eine Ebenengleichung:
3. Ebene bilden aus: 2 Geraden
Das Prinzip ist hierbei, dass man sich die beiden Richtungsvektoren der Geraden nimmt und dazu einen der beiden Stützvektoren. Damit hat man für die Ebene zwei Richtungsvektoren und einen Punkt in der Ebene, also alles was man braucht. Bevor man das ganze macht muss man sich aber eines ins Bewusstsein rufen: Das oben genannte Vorgehen funktioniert nur bei Geraden, die sich schneiden. Ist also durch die Aufgabe vorgegeben, dass sie sich schneiden, dann ist es recht einfach. Ansonsten hängt alles davon ab, wie die Geraden zueinander liegen. Folgende Fälle gibt es: Geraden schneiden: Wie oben schon gesagt ist die Ebene leicht zu bilden. Ebene aus zwei geraden free. Einfach einen Stützvektor und die Richtungsvektoren der beiden Geraden nehmen. Geraden parallel: Würde man hier einfach die beiden Richtungsvektoren verwenden, dann würde man am Ende keine Ebenengleichung, sondern eine Geradengleichung erhalten (die aussähe wie eine Ebenengleichung).
). 4. Die beiden neuen Vektoren auf lineare Abhängigkeit prüfen. * 5. Alles in eine Ebenengleichung packen. * = Das ist recht wichtig, denn wenn die drei Punkte alle genau auf einer Geraden liegen würden, dann würde man zwei Vektoren mit unterschiedlicher Länge, aber gleicher (oder genau entgegengesetzter) Richtung erhalten. Das ist ein Problem, denn wenn man die beiden Vektoren verwenden würde, dann würde man keine Ebenengleichung erhalten, sondern eine Geradengleichung (die nur auf den ersten Blick wie eine Ebenengleichung aussehen würde). Für drei Punkte, die auf einer Geraden liegen, kann man keine eindeutige Ebenengleichung finden! Beispiel: Gegeben:
Aufgabe könnte lauten: Bilden Sie eine Ebene in der die drei Punkte A, B und C liegen. 1. Schritt: Wir wollen die Ebene in Parameterform schreiben. 2. Schritt: Ein beliebiger Punkt der Ebene wird als Stützvektor verwendet (hier A):
3. Parameterform Ebenengleichung - Oberstufenmathe - was ist wichtig?. Schritt: Zwei Richtungsvektoren werden gebildet (hier aus den Vektoren AB und AC):
4. Schritt: Auf lineare Abhängigkeit prüfen:
Es lässt sich kein einheitliches x finden, daher sind die beiden Vektoren linear unabhängig.
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