Wie groß ist das Volumen V des von den Vektoren u und v sowie dem Kreuzprodukt u × v aufgespannten Spats?

Question

Wie groß ist das Volumen V des von den Vektoren u und v sowie dem Kreuzprodukt u × v aufgespannten Spats?

Antwort

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Was umfasst die analytische Geometrie?

Wie hoch steht der Sand in einer 4 m x 2,5 m großen Sandkiste bei 2 Kubikmetern Sand?

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Wie groß ist das Fassungsvermögen eines Gefäßes mit den Maßen 80 cm x 30 cm x 40 cm?

Accepted Answer

Um das Volumen \( V \) des von den Vektoren \( \vec{u} \), \( \vec{v} \) und \( \vec{u} \times \vec{v} \) aufgespannten Spats zu berechnen, kannst du die Formel für das Volumen eines Spats verwenden, das durch drei Vektoren aufgespannt wird: \[ V = \left| \vec{u} \cdot (\vec{v} \times \vec{w}) \right| \] In diesem Fall ist \( \vec{w} = \vec{u} \times \vec{v} \). Zuerst berechnen wir das Kreuzprodukt \( \vec{u} \times \vec{v} \). Die Vektoren sind: \[ \vec{u} = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \\ 3 \end{pmatrix}, \quad \vec{v} = \begin{pmatrix} -1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} \] Das Kreuzprodukt \( \vec{u} \times \vec{v} \) wird wie folgt berechnet: \[ \vec{u} \times \vec{v} = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \\ 3 \end{pmatrix} \times \begin{pmatrix} -1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} (1 \cdot 1 - 3 \cdot 1) \\ (3 \cdot -1 - 2 \cdot 1) \\ (2 \cdot 1 - 1 \cdot -1) \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 - 3 \\ -3 - 2 \\ 2 + 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -2 \\ -5 \\ 3 \end{pmatrix} \] Nun berechnen wir das Skalarprodukt \( \vec{u} \cdot (\vec{v} \times \vec{w}) \): \[ \vec{u} \cdot (\vec{u} \times \vec{v}) = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \\ 3 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} -2 \\ -5 \\ 3 \end{pmatrix} = 2 \cdot -2 + 1 \cdot -5 + 3 \cdot 3 = -4 - 5 + 9 = 0 \] Das Volumen \( V \) ist also: \[ V = \left| 0 \right| = 0 \] Das bedeutet, dass die Vektoren \( \vec{u} \), \( \vec{v} \) und \( \vec{u} \times \vec{v} \) in einer Ebene liegen und somit kein Volumen aufspannen. Das Volumen des Spats ist \( 0 \).

Accepted Answer

Zur analytischen Geometrie (auch Vektorgeometrie oder Koordinatengeometrie genannt) gehören alle mathematischen Methoden, mit denen geometrische Probleme mithilfe von Zahlen, Koordinaten und Glei... [mehr]

Accepted Answer

Zur analytischen Geometrie (auch Vektorgeometrie oder Koordinatengeometrie genannt) gehören alle mathematischen Methoden, mit denen geometrische Probleme mithilfe von Zahlen, Koordinaten und Gleichungen gelöst werden. Die wichtigsten Themenbereiche sind: - **Vektoren**: Darstellung, Rechenregeln, Linearkombinationen, Betrag, Skalarprodukt, Kreuzprodukt (im 3D-Raum). - **Geraden und Ebenen**: Darstellung in Parameterform, Koordinatenform, Schnittpunkte, Lagebeziehungen (z.B. parallel, identisch, windschief). - **Abstände**: Abstand Punkt–Punkt, Punkt–Gerade, Punkt–Ebene, Gerade–Gerade, Gerade–Ebene, Ebene–Ebene. - **Schnittpunkte und Schnittwinkel**: Berechnung von Schnittpunkten und Winkeln zwischen Geraden, Ebenen und zwischen Geraden und Ebenen. - **Koordinatensysteme**: Kartesisches Koordinatensystem im 2D- und 3D-Raum. - **Gleichungen geometrischer Objekte**: Kreise, Kugeln, Kegel, Zylinder, Ellipsen usw. in Koordinatendarstellung. - **Transformationen**: Spiegelungen, Verschiebungen, Drehungen im Raum. - **Anwendungen**: z.B. Berechnung von Flächeninhalten, Volumina, Schwerpunktberechnungen. Die analytische Geometrie verbindet also Algebra und Geometrie, indem sie geometrische Objekte mit Hilfe von Gleichungen und Koordinaten beschreibt und untersucht.

Accepted Answer

Um die Höhe des Sands in der Sandkiste zu berechnen, nutzt du die Formel für das Volumen eines Quaders: **Volumen = Grundfläche × Höhe** Gegeben: - Grundfläche: 4 m &t... [mehr]

Accepted Answer

Um die Höhe des Sands in der Sandkiste zu berechnen, nutzt du die Formel für das Volumen eines Quaders: **Volumen = Grundfläche × Höhe** Gegeben: - Grundfläche: 4 m × 2,5 m = 10 m² - Volumen: 2 m³ Gesucht: Höhe (h) Setze die Werte ein: 2 m³ = 10 m² × h Löse nach h auf: h = 2 m³ / 10 m² h = 0,2 m **Antwort:** Der Sand steht **0,2 Meter** (also **20 Zentimeter**) hoch in der Sandkiste.

Accepted Answer

Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, nutzt du den Richtungsvektor der Geraden und den Normalenvektor der Ebene. Hier die wichtigsten Schritte: **1. Geradengleichung u... [mehr]

Accepted Answer

Um die gegenseitige Lage von Ebenen und Geraden im Raum zu bestimmen, nutzt du den Richtungsvektor der Geraden und den Normalenvektor der Ebene. Hier die wichtigsten Schritte: **1. Geradengleichung und Ebenengleichung:** - Gerade: \(\vec{g}(t) = \vec{p} + t \cdot \vec{r}\) (\(\vec{p}\): Stützvektor, \(\vec{r}\): Richtungsvektor) - Ebene: \(\vec{n} \cdot (\vec{x} - \vec{q}) = 0\) (\(\vec{n}\): Normalenvektor, \(\vec{q}\): Stützvektor der Ebene) **2. Lagebeziehungen:** **a) Gerade parallel zur Ebene:** Die Gerade ist parallel zur Ebene, wenn der Richtungsvektor der Geraden \(\vec{r}\) senkrecht zum Normalenvektor der Ebene \(\vec{n}\) steht, also: \[ \vec{n} \cdot \vec{r} = 0 \] - Falls die Gerade nicht in der Ebene liegt, ist sie echt parallel. - Liegt sie in der Ebene, ist sie eine Teilmenge der Ebene. **b) Gerade schneidet die Ebene:** Die Gerade schneidet die Ebene, wenn: \[ \vec{n} \cdot \vec{r} \neq 0 \] In diesem Fall gibt es genau einen Schnittpunkt. Diesen erhältst du, indem du die Geradengleichung in die Ebenengleichung einsetzt und nach \(t\) auflöst. **c) Gerade liegt in der Ebene:** Die Gerade liegt in der Ebene, wenn sie parallel zur Ebene ist (\(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\)) **und** ein Punkt der Geraden (z.B. \(\vec{p}\)) die Ebenengleichung erfüllt: \[ \vec{n} \cdot (\vec{p} - \vec{q}) = 0 \] **Zusammenfassung:** - \(\vec{n} \cdot \vec{r} \neq 0\): Schnittpunkt vorhanden. - \(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\) und \(\vec{n} \cdot (\vec{p} - \vec{q}) \neq 0\): Gerade ist parallel, aber nicht in der Ebene. - \(\vec{n} \cdot \vec{r} = 0\) und \(\vec{n} \cdot (\vec{p} - \vec{q}) = 0\): Gerade liegt in der Ebene. **Weitere Infos:** - [Gerade und Ebene im Raum – Mathebibel.de](https://www.mathebibel.de/gerade-und-ebene-im-raum) - [Lagebeziehungen – Serlo.org](https://de.serlo.org/mathe/1887/lagebeziehungen-gerade-ebene) So kannst du mit Richtungs- und Normalenvektor die Lage bestimmen.

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Das Volumen \( V \) eines Kegels berechnet sich mit der Formel: \[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h \] Angenommen, der ursprüngliche Radius ist \( r \) und die ursprüngliche Höhe ist \( h \)... [mehr]

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Das Volumen \( V \) eines Kegels berechnet sich mit der Formel: \[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h \] Angenommen, der ursprüngliche Radius ist \( r \) und die ursprüngliche Höhe ist \( h \). **Neue Werte:** - Der Radius wird verdoppelt: \( r_{neu} = 2r \) - Die Höhe wird halbiert: \( h_{neu} = \frac{h}{2} \) Setze die neuen Werte in die Volumenformel ein: \[ V_{neu} = \frac{1}{3} \pi (2r)^2 \left(\frac{h}{2}\right) \] \[ V_{neu} = \frac{1}{3} \pi (4r^2) \left(\frac{h}{2}\right) \] \[ V_{neu} = \frac{1}{3} \pi \cdot 4r^2 \cdot \frac{h}{2} \] \[ V_{neu} = \frac{1}{3} \pi \cdot 2r^2 h \] \[ V_{neu} = 2 \left(\frac{1}{3} \pi r^2 h\right) \] \[ V_{neu} = 2V \] **Fazit:** Das Volumen des Kegels verdoppelt sich.

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Das Volumen \( V \) eines Kegels berechnet sich mit der Formel: \[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h \] Wenn sowohl der Radius \( r \) als auch die Höhe \( h \) verdoppelt werden, setzt man \( r'... [mehr]

Accepted Answer

Das Volumen \( V \) eines Kegels berechnet sich mit der Formel: \[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h \] Wenn sowohl der Radius \( r \) als auch die Höhe \( h \) verdoppelt werden, setzt man \( r' = 2r \) und \( h' = 2h \) ein: \[ V' = \frac{1}{3} \pi (2r)^2 (2h) = \frac{1}{3} \pi \cdot 4r^2 \cdot 2h = \frac{1}{3} \pi \cdot 8r^2 h = 8 \left( \frac{1}{3} \pi r^2 h \right) = 8V \] Das Volumen des Kegels wird also **achtmal so groß**.

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Das Volumen \( V \) eines Kegels berechnet sich mit der Formel: \[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h \] Dabei ist \( r \) der Radius der Grundfläche und \( h \) die Höhe des Kegels. Wenn die H&ou... [mehr]

Accepted Answer

Das Volumen \( V \) eines Kegels berechnet sich mit der Formel: \[ V = \frac{1}{3} \pi r^2 h \] Dabei ist \( r \) der Radius der Grundfläche und \( h \) die Höhe des Kegels. Wenn die Höhe \( h \) verdoppelt wird (\( h' = 2h \)), dann wird das neue Volumen \( V' \): \[ V' = \frac{1}{3} \pi r^2 (2h) = 2 \left( \frac{1}{3} \pi r^2 h \right) = 2V \] Das Volumen des Kegels verdoppelt sich also, wenn die Höhe verdoppelt wird (bei gleichbleibendem Radius).

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Um das Fassungsvermögen (Volumen) eines rechteckigen Gefäßes zu berechnen, multiplizierst du Länge, Breite und Höhe: 80 cm × 30 cm × 40 cm = 96 000 cm³ Um... [mehr]

Accepted Answer

Um das Fassungsvermögen (Volumen) eines rechteckigen Gefäßes zu berechnen, multiplizierst du Länge, Breite und Höhe: 80 cm × 30 cm × 40 cm = 96 000 cm³ Um das Ergebnis in Liter umzurechnen, teilst du durch 1 000 (da 1 Liter = 1 000 cm³): 96 000 cm³ ÷ 1 000 = **96 Liter** Das Gefäß hat also einen Fassungsinhalt von **96 Litern**.