Liegt der Punkt mit dem Ortsvektor (2, 6, -1) auf der Ebene h: 0x + 0y + 3z = ?

Question

Liegt der Punkt mit dem Ortsvektor (2, 6, -1) auf der Ebene h: 0x + 0y + 3z = ?

Antwort

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Was beschreibt die Krümmung bei der Bewegung eines Punktes?

Wie berechnet man den Abstand eines Punktes zum Ursprung?

Wie bestimme ich die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden?

Wie berechnet man den Schnittwinkel zwischen der Ebene 2x1 + x2 = 4 und der x1-x3-Ebene?

Accepted Answer

Um zu überprüfen, ob der Punkt mit dem Ortsvektor \( \begin{pmatrix} 2 \\ 6 \\ -1 \end{pmatrix} \) auf der Ebene \( h: \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 3 \end{pmatrix} + \text{span} \{ \begin{pmatrix} a \\ b \\ c \end{pmatrix} \} \) liegt, benötigst du die Richtungsvektoren der Ebene. Die allgemeine Form einer Ebene in der Parameterform ist: \[ \mathbf{r} = \mathbf{p} + s \cdot \mathbf{d_1} + t \cdot \mathbf{d_2} \] wobei \( \mathbf{p} \) ein Punkt auf der Ebene ist, \( \mathbf{d_1} \) und \( \mathbf{d_2} \) Richtungsvektoren sind, und \( s \) und \( t \) Parameter. In deinem Fall ist der Punkt \( \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 3 \end{pmatrix} \) ein Punkt auf der Ebene. Um zu prüfen, ob der Punkt \( \begin{pmatrix} 2 \\ 6 \\ -1 \end{pmatrix} \) auf der Ebene liegt, musst du die Gleichung der Ebene aufstellen und überprüfen, ob die Koordinaten des Punktes die Gleichung erfüllen. Falls du die Richtungsvektoren \( \begin{pmatrix} a \\ b \\ c \end{pmatrix} \) hast, kannst du die Gleichung aufstellen und die Werte einsetzen. Andernfalls kann ich dir nicht sagen, ob der Punkt auf der Ebene liegt oder nicht.

Accepted Answer

Die Krümmung beschreibt, wie stark sich eine Kurve an einem bestimmten Punkt von einer Geraden unterscheidet, also wie „gekrümmt“ oder „gebogen“ sie dort ist. Mathema... [mehr]

Accepted Answer

Die Krümmung beschreibt, wie stark sich eine Kurve an einem bestimmten Punkt von einer Geraden unterscheidet, also wie „gekrümmt“ oder „gebogen“ sie dort ist. Mathematisch ist die Krümmung ein Maß dafür, wie schnell sich die Richtung der Tangente an die Kurve beim Bewegen entlang der Kurve ändert. Im Kontext der Bewegung eines Punktes (z.B. bei der Erzeugung von Kurven wie Kreisen, Parabeln, Ellipsen usw.) ist die Methode zur Erzeugung oft ähnlich: Ein Punkt bewegt sich nach bestimmten Regeln im Raum. Das Ergebnis – also die Form der Kurve – unterscheidet sich durch die jeweilige Krümmung an den einzelnen Punkten. **Was beschreibt die Krümmung konkret?** - **Bei einem Kreis** ist die Krümmung überall gleich groß (konstant), weil der Kreis überall gleich „rund“ ist. - **Bei einer Geraden** ist die Krümmung überall null, weil sich die Richtung der Tangente nie ändert. - **Bei einer Parabel oder Ellipse** ändert sich die Krümmung von Punkt zu Punkt: An den „spitzeren“ Stellen ist sie größer, an den „flacheren“ kleiner. **Mathematisch** wird die Krümmung einer ebenen Kurve oft als Kehrwert des Krümmungsradius angegeben. Sie kann mit Hilfe der ersten und zweiten Ableitung der Kurvengleichung berechnet werden. **Zusammengefasst:** Die Krümmung beschreibt, wie stark und an welcher Stelle sich eine Kurve von einer Geraden unterscheidet. Sie ist das entscheidende Merkmal, das verschiedene Kurvenformen voneinander unterscheidet, auch wenn die Methode zur Erzeugung (Bewegung eines Punktes) ähnlich ist.

Accepted Answer

Um den Abstand eines Punktes zum Ursprung im Koordinatensystem zu bestimmen, verwendet man den Satz des Pythagoras. Für einen Punkt \( P(x, y) \) in der Ebene (2D) berechnet sich der Abstand \( d... [mehr]

Accepted Answer

Um den Abstand eines Punktes zum Ursprung im Koordinatensystem zu bestimmen, verwendet man den Satz des Pythagoras. Für einen Punkt \( P(x, y) \) in der Ebene (2D) berechnet sich der Abstand \( d \) zum Ursprung \( (0, 0) \) so: \[ d = \sqrt{x^2 + y^2} \] Für einen Punkt \( P(x, y, z) \) im Raum (3D) gilt: \[ d = \sqrt{x^2 + y^2 + z^2} \] Du setzt einfach die Koordinaten des Punktes in die jeweilige Formel ein und erhältst den Abstand.

Accepted Answer

Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, gehst du folgendermaßen vor: **1. Geradengleichung und Ebenengleichung aufstellen** - Geradengleichung (Parameterform):... [mehr]

Accepted Answer

Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, gehst du folgendermaßen vor: **1. Geradengleichung und Ebenengleichung aufstellen** - Geradengleichung (Parameterform): \(\vec{g}(t) = \vec{p} + t \cdot \vec{r}\) (\(\vec{p}\): Stützvektor, \(\vec{r}\): Richtungsvektor, \(t \in \mathbb{R}\)) - Ebenengleichung (Normalenform): \(\vec{n} \cdot (\vec{x} - \vec{q}) = 0\) (\(\vec{n}\): Normalenvektor, \(\vec{q}\): Stützvektor der Ebene) oder (Parameterform): \(\vec{x} = \vec{q} + s \cdot \vec{u} + r \cdot \vec{v}\) (\(\vec{u}, \vec{v}\): Spannvektoren) **2. Einsetzen der Geradengleichung in die Ebenengleichung** Setze \(\vec{g}(t)\) für \(\vec{x}\) in die Ebenengleichung ein und löse nach \(t\): - In der Normalenform: \(\vec{n} \cdot (\vec{g}(t) - \vec{q}) = 0\) **3. Fallunterscheidung** - **a) Es gibt genau eine Lösung für \(t\):** Die Gerade schneidet die Ebene in einem Punkt (sie sind **schneidend**). - **b) Es gibt keine Lösung für \(t\):** Die Gerade ist **parallel** zur Ebene. Das ist der Fall, wenn der Richtungsvektor der Geraden \(\vec{r}\) senkrecht zum Normalenvektor der Ebene \(\vec{n}\) steht (\(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\)), aber der Stützvektor der Geraden nicht in der Ebene liegt. - **c) Es gibt unendlich viele Lösungen für \(t\):** Die Gerade liegt **in der Ebene**. Das ist der Fall, wenn \(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\) und der Stützvektor der Geraden die Ebenengleichung erfüllt. **Zusammengefasst:** 1. Setze die Geradengleichung in die Ebenengleichung ein. 2. Löse nach \(t\). 3. Prüfe, wie viele Lösungen es gibt: - Eine Lösung: schneidend - Keine Lösung: parallel - Unendlich viele Lösungen: Gerade liegt in der Ebene **Tipp:** Oft hilft es, die Normalenform der Ebene zu verwenden, da das Skalarprodukt (\(\vec{n} \cdot \vec{r}\)) direkt zeigt, ob die Gerade parallel zur Ebene ist. Weitere Infos findest du z.B. bei [Mathebibel.de](https://www.mathebibel.de/gerade-und-ebene-im-raum).

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Um den Winkel zwischen der Ebene \( F: 2x_1 + x_2 = 4 \) und der \( x_1x_3 \)-Ebene zu berechnen, gehst du wie folgt vor: **1. Bestimme die Normalenvektoren:** - Die Ebene \( F \) hat die Gleichung... [mehr]

Accepted Answer

Um den Winkel zwischen der Ebene \( F: 2x_1 + x_2 = 4 \) und der \( x_1x_3 \)-Ebene zu berechnen, gehst du wie folgt vor: **1. Bestimme die Normalenvektoren:** - Die Ebene \( F \) hat die Gleichung \( 2x_1 + x_2 = 4 \). Der Normalenvektor ist also \( \vec{n}_F = (2, 1, 0) \). - Die \( x_1x_3 \)-Ebene ist die Ebene mit \( x_2 = 0 \). Ihr Normalenvektor ist \( \vec{n}_{x_1x_3} = (0, 1, 0) \). **2. Berechne den Winkel zwischen den Normalenvektoren:** Der Kosinus des Winkels \( \alpha \) zwischen den Normalenvektoren ist: \[ \cos\alpha = \frac{\vec{n}_F \cdot \vec{n}_{x_1x_3}}{|\vec{n}_F| \cdot |\vec{n}_{x_1x_3}|} \] Berechne das Skalarprodukt: \[ \vec{n}_F \cdot \vec{n}_{x_1x_3} = (2, 1, 0) \cdot (0, 1, 0) = 2 \cdot 0 + 1 \cdot 1 + 0 \cdot 0 = 1 \] Beträge: \[ |\vec{n}_F| = \sqrt{2^2 + 1^2 + 0^2} = \sqrt{5} \] \[ |\vec{n}_{x_1x_3}| = \sqrt{0^2 + 1^2 + 0^2} = 1 \] Setze ein: \[ \cos\alpha = \frac{1}{\sqrt{5}} \] \[ \alpha = \arccos\left(\frac{1}{\sqrt{5}}\right) \approx 63,43^\circ \] **3. Gesuchter Schnittwinkel:** Der Schnittwinkel zwischen den Ebenen ist der Komplementärwinkel zu \( \alpha \), also: \[ \beta = 90^\circ - \alpha \approx 26,57^\circ \] **Antwort:** Die Ebene \( F \) schneidet die \( x_1x_3 \)-Ebene unter einem Winkel von etwa **26,57°**.