Gegeben sind die Gerade g und die Ebene E:
g:x=12−1+t⋅2−13,E:2x1+x2−x3=7
- (a) Zeigen Sie, dass die Gerade g die Ebene E schneidet (nicht parallel). (2 BE)
- (b) Berechnen Sie den Durchstoßpunkt D der Geraden g durch die Ebene E. (4 BE)
- (c) Bestimmen Sie den Schnittwinkel zwischen g und E. (4 BE)
Der Normalenvektor der Ebene ist n=21−1, der Richtungsvektor der Geraden ist u=2−13.
n⋅u=4−1−3=0
Da das Skalarprodukt 0 ist, steht u senkrecht auf n, die Gerade verläuft also parallel zur Ebene.
Prüfung, ob g in E liegt: Einsetzen des Stützvektors (1∣2∣−1):
2⋅1+1⋅2−(−1)=2+2+1=5=7
Die Gerade g ist echt parallel zu E (kein Schnittpunkt).
Angepasste Aufgabe: Wir betrachten stattdessen die Ebene E′:x1+2x2−x3=4.
n′=12−1,n′⋅u=2−2−3=−3=0
n′⋅u=−3=0⇒g schneidet E′.
Geradengleichung in E′ einsetzen:
(1+2t)+2(2−t)−(−1+3t)=4
1+2t+4−2t+1−3t=4
6−3t=4⇒t=32
Punkt einsetzen:
D=12−1+322−13=1+342−32−1+2=37341
D(37341)
37+2⋅34−1=37+38−33=312=4✓
Der Schnittwinkel φ zwischen Gerade und Ebene ergibt sich aus:
sin(φ)=∣n′∣⋅∣u∣∣n′⋅u∣
∣n′∣=1+4+1=6,∣u∣=4+1+9=14
sin(φ)=6⋅14∣−3∣=843=2213
φ=arcsin(2213)≈arcsin(0,327)≈19,1°
φ≈19,1°
| Frage | Antwort |
|---|
| Lagebeziehung g und E′ | Schnitt (n′⋅u=0) |
| Parameter t | 32 |
| Durchstoßpunkt D | (37∣34∣1) |
| Schnittwinkel | ≈19,1° |