Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Punkt - Gerade
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Beispiel Nr: 05
$\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 \\
1 \\
-4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(5/7/2)
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Punkt - Gerade } \\
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
3 \\
5 \\
6 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
1 \\
-4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(5,7,2) \\
\begin{array}{ccccc}
5&=&3&-4\lambda& \quad /-3 \\
7&=&5&+1\lambda & \quad /-5\\
2&=&6&-4\lambda & \quad /-6\\
\end{array} \\
\begin{array}{cccc}
2&=&-4\lambda& \quad /:-4 \quad \Rightarrow \lambda=-\frac{1}{2} \\
2&=&1\lambda & \quad /:1 \quad \Rightarrow \lambda=2 \\
-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. } \\
-4 x_1+1 x_2-4 x_3+k=0 \\
\text{ C ist Punkt in der Ebene } \\
-4 \cdot 5 +1 \cdot 7-4\cdot 2+k=0 \\
k=21 \\
\text{Koordinatenform} \\
-4 x_1+1 x_2-4 x_3+21=0 \\
-4 x_1 +1 x_2 -4 x_3
+21
= 0 \\
\text{Lotfußpunkt ist der Schnittpunkt zwischen Gerade und Ebene. } \\
\begin{array}{ccc}
x_1=& 3 &-4\lambda \\
x_2=&5 &+1\lambda \\
x_3=&6 &-4\lambda \\
\end{array} \\
-4( 3-4\lambda) +1(5+1\lambda) -4 (6-4\lambda)+21=0 \\
33\lambda-10=0 \\
\lambda=\frac{+10}{33} \\
\lambda= \frac{10}{33} \\
\vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
3 \\
5 \\
6 \\
\end{array}
\right) +\frac{10}{33} \cdot
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
1 \\
-4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Lotfußpunkt: } L(1\frac{26}{33},5\frac{10}{33},4\frac{26}{33}) \\
\vec{CL} =\left(
\begin{array}{c}
33-5 \\
-10-7 \\
\frac{10}{33}-2 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
-3\frac{7}{33} \\
-1\frac{23}{33} \\
2\frac{26}{33} \\
\end{array}
\right) \\
\text{Abstand Punkt Gerade} \\
\left|\vec{CL}\right| =\sqrt{\left(-3\frac{7}{33}\right)^2+\left(-1\frac{23}{33}\right)^2+\left(2\frac{26}{33}\right)^2} \\
\left|\vec{AB}\right| =4,58 \\
\end{array}$