Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Punkt - Gerade
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Beispiel Nr: 04
$\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}
3 \\
5 \\
6 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
0 \\
7 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(8/8/0)
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Punkt - Gerade } \\
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
3 \\
5 \\
6 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
0 \\
7 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(8,8,0) \\
\begin{array}{ccccc}
8&=&3&+4\lambda& \quad /-3 \\
8&=&5&+0\lambda & \quad /-5\\
0&=&6&+7\lambda & \quad /-6\\
\end{array} \\
\begin{array}{cccc}
5&=&4\lambda& \quad /:4 \quad \Rightarrow \lambda=1\frac{1}{4} \\
3&=&0\lambda & \quad /:0 \quad \Rightarrow \lambda=∞ \\
-6&=&7\lambda & \quad /:7 \quad \Rightarrow \lambda=-\frac{6}{7} \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow \text{Punkt liegt nicht auf der Geraden} \\ \text{Lotfußpunkt und Abstand des Punktes berechnen. } \\
\text{Richtungsvektor der Geraden = Normalenvektor der Ebene. } \\
4 x_1+0 x_2+7 x_3+k=0 \\
\text{ C ist Punkt in der Ebene } \\
4 \cdot 8 +0 \cdot 8+7\cdot 0+k=0 \\
k=-32 \\
\text{Koordinatenform} \\
4 x_1+0 x_2+7 x_3-32=0 \\
4 x_1 +7 x_3
-32
= 0 \\
\text{Lotfußpunkt ist der Schnittpunkt zwischen Gerade und Ebene. } \\
\begin{array}{ccc}
x_1=& 3 &+4\lambda \\
x_2=&5 &+0\lambda \\
x_3=&6 &+7\lambda \\
\end{array} \\
4( 3+4\lambda) +0(5+0\lambda) +7 (6+7\lambda)-32=0 \\
65\lambda+22=0 \\
\lambda=\frac{-22}{65} \\
\lambda= -\frac{22}{65} \\
\vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
3 \\
5 \\
6 \\
\end{array}
\right) -\frac{22}{65} \cdot
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
0 \\
7 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Lotfußpunkt: } L(1\frac{42}{65},5,3\frac{41}{65}) \\
\vec{CL} =\left(
\begin{array}{c}
65-8 \\
22-8 \\
-\frac{22}{65}-0 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
-6\frac{23}{65} \\
-3 \\
3\frac{41}{65} \\
\end{array}
\right) \\
\text{Abstand Punkt Gerade} \\
\left|\vec{CL}\right| =\sqrt{\left(-6\frac{23}{65}\right)^2+\left(-3\right)^2+\left(3\frac{41}{65}\right)^2} \\
\left|\vec{AB}\right| =7,91 \\
\end{array}$