Lösungswege Mathematik Oberstufe 6, Schülerbuch

197 12.1 Parameterdarstellung einer Ebene Lernziele: º Die Parameterdarstellung einer Ebene kennen und aufstellen können (AG-L 3.9) º Die Lagebeziehung zwischen Punkt und Ebene bestimmen können Wie man sich mit Hilfe von zwei Stiften überlegen kann, ist eine Ebene im ​ℝ ​3 ​durch einen Punkt und zwei Richtungsvektoren (die nicht parallel sein dürfen!) eindeutig festgelegt. Jeder Punkt der Ebene e kann berechnet werden, indem man zum Punkt P ein Vielfaches des Richtungsvektors ​⇀a​ und ein Vielfaches des Richtungsvektors ​⇀b​addiert. Zum Beispiel: ​X ​1 ​ = P + 2 · ​ ⇀a​+3·​ → b​; ​X ​2 ​ = P + (− 1) · ​ ⇀a​+2·​⇀b​ Durch diese Methode werden ausschließlich Punkte auf der Ebene e beschrieben. Das führt zur Parameterdarstellung einer Ebene. Parameterdarstellung einer Ebene im ​ℝ ​3​ Alle Punkte X, die in einer gemeinsamen Ebene e liegen, können durch folgende Gleichung beschrieben werden: ​e : X = P + s · ​⇀a​+t·​⇀b ​ s, t ∈ ℝ; ​⇀a​, ​ ⇀b​, X, P ∈ ​ℝ ​3 ​ P ist ein Punkt auf e; ​⇀a ​ ∦ ​ ⇀b​ Nenne möglichst viele verschiedene Möglichkeiten von Angaben, die eine Ebene eindeutig festlegen. (Z.B.: 3 Punkte, die nicht auf einer Geraden liegen) Begründe, warum durch folgende Angaben die Ebene e nicht eindeutig festgelegt ist. a) ​e : ​⇀X ​ = ​(​ − 4 2 ​ ​ 0 ​) ​+ t · ​( ​ 1 ​ − 1 ​ − 1 ​) ​+ s · ​(​ − 3 3 ​ ​ 3 ​)​ b) ​e[A = (− 1|0|2), B = (0|1|3), C = (− 6|−5|−3)]​ Die Ebene e enthält die Punkte A, B, C: e​ [A = (− 4|2|0); B = (3|−1|−3); C = (0|−2|4)]​. a) Bestimme eine Parameterdarstellung von e. b) Bestimme einen beliebigen weiteren Punkt F der Ebene e. a) Für die Parameterdarstellung der Ebene benötigt man einen Punkt und zwei Richtungsvektoren. Als Richtungsvektoren werden z.B. ​⎯ ⇀AB​und ​⇀AC​verwendet, als Punkt kann man A verwenden: ​⎯ ⇀AB ​ = B − A = ​( ​ 7 ​ − 3 ​ − 3 ​)​; ​⇀AC ​ = ​( ​ 4 ​ − 4 ​ 4 ​) ​ ∥ ​( ​ 1 ​ − 1 ​ 1 ​) ​ ⇒ e : X = ​(​ − 4 2 ​ ​ 0 ​) ​+ s · ​( ​ 7 ​ − 3 ​ − 3 ​) ​+ t · ​( ​ 1 ​ − 1 ​ 1 ​)​; s, t ∈ ℝ​ Da die Richtungsvektoren nicht parallel (linear unabhängig) sind, handelt es sich um eine geeignete Parameterdarstellung. b) Wenn die Parameter s und t mit reellen Zahlen belegt werden, erhält man einen Punkt der Ebene. Z.B. erhält man für t​ = 1​und ​s = − 2​: ​F = ​(​ − 4 2 ​ ​ 0 ​) ​+ 1 · ​( ​ 7 ​ − 3 ​ − 3 ​) ​+ (–2) · ​( ​ 1 ​ − 1 ​ 1 ​) ​= ​( ​ 1 1 ​ − 5 ​) ​⇒ F = (1|1​|​−5)​ Kompetenzen z y x e b a a b b b b b –a P X1 = P + 2 a + 3 b _ À _ À _ À _ À _ À _ À _ À _ À _ À _ À _ À X2 = P + (– 1) a + 2 b _ À _ À X2 X1 MerkeÓ Technologie Darstellung Parameterdarstellung einer Ebene kq8w99 778 t 779 Muster 780 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=