Wie gibt man die Normalform einer Ebene in GeoGebra ein?

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Wie gibt man die Normalform einer Ebene in GeoGebra ein?

Antwort

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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 die Normalform einer Ebene in GeoGebra einzugeben, verwende die folgende Syntax: ``` Ebene: a*x + b*y + c*z = d ``` Dabei sind **a**, **b** und **c** die Komponenten des Normalenvektors, und **d** ist der konstante Term. **Beispiel:** Die Ebene mit der Gleichung \( 2x - 3y + z = 5 \) gibst du in GeoGebra so ein: ``` Ebene: 2x - 3y + z = 5 ``` Alternativ kannst du auch direkt die Gleichung ohne das Wort „Ebene“ eingeben: ``` 2x - 3y + z = 5 ``` GeoGebra erkennt dies automatisch als Ebenengleichung und stellt sie im 3D-Plot dar. **Hinweis:** Achte darauf, dass du im 3D-Graphikfenster arbeitest, damit die Ebene korrekt angezeigt wird. Weitere Infos findest du in der [GeoGebra-Hilfe zur Ebenengleichung](https://wiki.geogebra.org/de/Ebene_(Befehl)).

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°**.