Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Gerade - Gerade
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Beispiel Nr: 06
$\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 \\
-2 \\
8 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
-7 \\
-8 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gerade 2: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
9 \\
-5 \\
3 \\
\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 \\
-2 \\
8 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
-7 \\
-8 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gerade 2: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
9 \\
-5 \\
3 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
-4 \\
-3 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Richtungsvektoren: } \\
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
-7 \\
-8 \\
\end{array}
\right) =k \cdot
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
-4 \\
-3 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccc}
4&=&-4 k& \quad /:-4 \quad \Rightarrow k=-1 \\
-7&=&-4 k & \quad /:-4 \quad \Rightarrow k=1\frac{3}{4} \\
-8&=&-3 k & \quad /:-3 \quad \Rightarrow k=2\frac{2}{3} \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow \text{Geraden sind nicht parallel} \\ \left(
\begin{array}{c}
1 \\
-2 \\
8 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
-7 \\
-8 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
9 \\
-5 \\
3 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
-4 \\
-3 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccccc}
1& +4\lambda &=& 9& -4\sigma& \quad /-1 \quad /+4 \sigma\\
-2& -7\lambda &=& -5& -4 \sigma& \quad /+2 \quad /+4 \sigma\\
8& -8\lambda &=& 3& -3 \sigma& \quad /-8 \quad /+3 \sigma\\
\end{array} \\
\\I \qquad 4 \lambda +4 \sigma =8\\
II \qquad -7 \lambda +4 \sigma = -3 \\
III \qquad -8 \lambda -3 \sigma = -5 \\ \\
\text{Aus 2 Gleichungen }\lambda \text{ und } \sigma \text{ berechnen } \\
I \qquad 4 \lambda +4 \sigma =8 \qquad / \cdot\left(-7\right)\\
II \qquad -7 \lambda +4 \sigma = -3 \qquad / \cdot\left(-4\right)\\
I \qquad -28 \lambda -28 \sigma =-56\\
II \qquad 28 \lambda -16 \sigma = 12 \\
\text{I + II}\\
I \qquad -28 \lambda +28 \lambda-28 \sigma -16 \sigma =-56 +12\\ -44 \sigma = -44 \qquad /:\left(-44\right) \\
\sigma = \frac{-44}{-44} \\
\sigma=1 \\
\sigma \text{ in I}\\
I \qquad -28 \lambda -28 \cdot 1 =-56 \\
-28 \lambda -28 =-56 \qquad / +28 \\
-28 \lambda =-56 +28 \\
-28 \lambda =-28 \qquad / :\left(-28\right) \\
\lambda = \frac{-28}{-28} \\
\lambda=1 \\
\lambda \text{ und } \sigma \text{ in die verbleibende Gleichung einsetzen} \\
III \quad 8+1\cdot\left(-8\right)=3+1\cdot\left(-3\right) \\
0=0 \\
\lambda \text{ oder } \sigma \text{ in die Geradengleichung einsetzen} \\
\\ \vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
1 \\
-2 \\
8 \\
\end{array}
\right) +1 \cdot
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
-7 \\
-8 \\
\end{array}
\right) \\ \text{Schnittpunkt: }S(5,-9,0) \\ \\
\end{array}$