Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Punkt - Gerade
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Beispiel Nr: 03
$\begin{array}{l} \text{Gegeben:}
\vec{x} = \left( \begin{array}{c}
a_1 \\
a_2 \\
a_3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
b_1 \\
b_2 \\
b_3 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(c_1/c_2/c_3) \\
\text{Gesucht:}
\text{Liegt der Punkt auf der Geraden}
\\ \\ \textbf{Gegeben:} \\
\text{Gerade: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
3 \\
3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
10 \\
4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(3/0/7)
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Punkt - Gerade } \\
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
3 \\
3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
10 \\
4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(3,0,7) \\
\begin{array}{ccccc}
3&=&1&+2\lambda& \quad /-1 \\
0&=&3&+10\lambda & \quad /-3\\
7&=&3&+4\lambda & \quad /-3\\
\end{array} \\
\begin{array}{cccc}
2&=&2\lambda& \quad /:2 \quad \Rightarrow \lambda=1 \\
-3&=&10\lambda & \quad /:10 \quad \Rightarrow \lambda=-\frac{3}{10} \\
4&=&4\lambda & \quad /:4 \quad \Rightarrow \lambda=1 \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow \text{Punkt liegt nicht auf der Geraden} \\ \text{Lotfußpunkt und Abstand des Punktes berechnen. } \\
\text{Richtungsvektor der Geraden = Normalenvektor der Ebene. } \\
2 x_1+10 x_2+4 x_3+k=0 \\
\text{ C ist Punkt in der Ebene } \\
2 \cdot 3 +10 \cdot 0+4\cdot 7+k=0 \\
k=-34 \\
\text{Koordinatenform} \\
2 x_1+10 x_2+4 x_3-34=0 \\
2 x_1 +10 x_2 +4 x_3
-34
= 0 \\
\text{Lotfußpunkt ist der Schnittpunkt zwischen Gerade und Ebene. } \\
\begin{array}{ccc}
x_1=& 1 &+2\lambda \\
x_2=&3 &+10\lambda \\
x_3=&3 &+4\lambda \\
\end{array} \\
2( 1+2\lambda) +10(3+10\lambda) +4 (3+4\lambda)-34=0 \\
120\lambda+10=0 \\
\lambda=\frac{-10}{120} \\
\lambda= -\frac{1}{12} \\
\vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
1 \\
3 \\
3 \\
\end{array}
\right) -\frac{1}{12} \cdot
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
10 \\
4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Lotfußpunkt: } L(\frac{5}{6},2\frac{1}{6},2\frac{2}{3}) \\
\vec{CL} =\left(
\begin{array}{c}
120-3 \\
10-0 \\
-\frac{1}{12}-7 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
-2\frac{1}{6} \\
2\frac{1}{6} \\
-4\frac{1}{3} \\
\end{array}
\right) \\
\text{Abstand Punkt Gerade} \\
\left|\vec{CL}\right| =\sqrt{\left(-2\frac{1}{6}\right)^2+\left(2\frac{1}{6}\right)^2+\left(-4\frac{1}{3}\right)^2} \\
\left|\vec{AB}\right| =5,31 \\
\end{array}$