Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Gerade - Gerade
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Beispiel Nr: 05
$\begin{array}{l} \text{Gegeben:}
\text{Gerade 1: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
a1 \\
a2 \\
a3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
b1 \\
b2 \\
b3 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gerade 2: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
c1 \\
c2 \\
c3 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
d1 \\
d2 \\
d3 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gesucht:}
\text{Die Lage der Geraden zueinander.}
\\ \\ \textbf{Gegeben:} \\
\text{Gerade 1: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
3 \\
-5 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gerade 2: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
4 \\
3 \\
\end{array}
\right) \\
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Gerade 1: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
3 \\
-5 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gerade 2: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
4 \\
3 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Richtungsvektoren: } \\
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
3 \\
-5 \\
\end{array}
\right) =k \cdot
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
4 \\
3 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccc}
2&=&+4 k& \quad /:4 \quad \Rightarrow k=\frac{1}{2} \\
3&=&+4 k & \quad /:4 \quad \Rightarrow k=\frac{3}{4} \\
-5&=&+3 k & \quad /:3 \quad \Rightarrow k=-1\frac{2}{3} \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow \text{Geraden sind nicht parallel} \\ \left(
\begin{array}{c}
1 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
3 \\
-5 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
1 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
4 \\
3 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccccc}
1& +2\lambda &=& 1& +4\sigma& \quad /-1 \quad /-4 \sigma\\
1& +3\lambda &=& 1& +4 \sigma& \quad /-1 \quad /-4 \sigma\\
1& -5\lambda &=& 1& +3 \sigma& \quad /-1 \quad /-3 \sigma\\
\end{array} \\
\\I \qquad 2 \lambda -4 \sigma =0\\
II \qquad 3 \lambda -4 \sigma = 0 \\
III \qquad -5 \lambda +3 \sigma = 0 \\ \\
\text{Aus 2 Gleichungen }\lambda \text{ und } \sigma \text{ berechnen } \\
I \qquad 2 \lambda -4 \sigma =0 \qquad / \cdot3\\
II \qquad 3 \lambda -4 \sigma = 0 \qquad / \cdot\left(-2\right)\\
I \qquad 6 \lambda -12 \sigma =0\\
II \qquad -6 \lambda +8 \sigma = 0 \\
\text{I + II}\\
I \qquad 6 \lambda -6 \lambda-12 \sigma +8 \sigma =0 +0\\ -4 \sigma = 0 \qquad /:\left(-4\right) \\
\sigma = \frac{0}{-4} \\
\sigma=0 \\
\sigma \text{ in I}\\
I \qquad 6 \lambda -12 \cdot 0 =0 \\
6 \lambda +0 =0 \qquad / -0 \\
6 \lambda =0 -0 \\
6 \lambda =0 \qquad / :6 \\
\lambda = \frac{0}{6} \\
\lambda=0 \\
\lambda \text{ und } \sigma \text{ in die verbleibende Gleichung einsetzen} \\
III \quad 1+0\cdot\left(-5\right)=1+0\cdot3 \\
1=1 \\
\lambda \text{ oder } \sigma \text{ in die Geradengleichung einsetzen} \\
\\ \vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
1 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) +0 \cdot
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
3 \\
-5 \\
\end{array}
\right) \\ \text{Schnittpunkt: }S(1,1,1) \\ \\
\end{array}$