Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Punkt - Gerade
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Beispiel Nr: 07
$\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 \\
2 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
0 \\
4 \\
3 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(-3/-1/-1)
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Punkt - Gerade } \\
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
2 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
0 \\
4 \\
3 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(-3,-1,-1) \\
\begin{array}{ccccc}
-3&=&1&+0\lambda& \quad /-1 \\
-1&=&2&+4\lambda & \quad /-2\\
-1&=&1&+3\lambda & \quad /-1\\
\end{array} \\
\begin{array}{cccc}
-4&=&0\lambda& \quad /:0 \quad \Rightarrow \lambda=-∞ \\
-3&=&4\lambda & \quad /:4 \quad \Rightarrow \lambda=-\frac{3}{4} \\
-2&=&3\lambda & \quad /:3 \quad \Rightarrow \lambda=-\frac{2}{3} \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow \text{Punkt liegt nicht auf der Geraden} \\ \text{Lotfußpunkt und Abstand des Punktes berechnen. } \\
\text{Richtungsvektor der Geraden = Normalenvektor der Ebene. } \\
0 x_1+4 x_2+3 x_3+k=0 \\
\text{ C ist Punkt in der Ebene } \\
0 \cdot -3 +4 \cdot -1+3\cdot -1+k=0 \\
k=7 \\
\text{Koordinatenform} \\
0 x_1+4 x_2+3 x_3+7=0 \\
+4 x_2 +3 x_3
+7
= 0 \\
\text{Lotfußpunkt ist der Schnittpunkt zwischen Gerade und Ebene. } \\
\begin{array}{ccc}
x_1=& 1 &+0\lambda \\
x_2=&2 &+4\lambda \\
x_3=&1 &+3\lambda \\
\end{array} \\
0( 1+0\lambda) +4(2+4\lambda) +3 (1+3\lambda)+7=0 \\
25\lambda+18=0 \\
\lambda=\frac{-18}{25} \\
\lambda= -\frac{18}{25} \\
\vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
1 \\
2 \\
1 \\
\end{array}
\right) -\frac{18}{25} \cdot
\left(
\begin{array}{c}
0 \\
4 \\
3 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Lotfußpunkt: } L(1,-\frac{22}{25},-1\frac{4}{25}) \\
\vec{CL} =\left(
\begin{array}{c}
25+3 \\
18+1 \\
-\frac{18}{25}+1 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
\frac{3}{25} \\
-\frac{4}{25} \\
\end{array}
\right) \\
\text{Abstand Punkt Gerade} \\
\left|\vec{CL}\right| =\sqrt{4^2+\left(\frac{3}{25}\right)^2+\left(-\frac{4}{25}\right)^2} \\
\left|\vec{AB}\right| =4 \\
\end{array}$