Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Punkt - Gerade
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Beispiel Nr: 08
$\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 \\
3 \\
3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
4 \\
4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(5/5/0)
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Punkt - Gerade } \\
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
3 \\
3 \\
3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
4 \\
4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(5,5,0) \\
\begin{array}{ccccc}
5&=&3&+4\lambda& \quad /-3 \\
5&=&3&+4\lambda & \quad /-3\\
0&=&3&+4\lambda & \quad /-3\\
\end{array} \\
\begin{array}{cccc}
2&=&4\lambda& \quad /:4 \quad \Rightarrow \lambda=\frac{1}{2} \\
2&=&4\lambda & \quad /:4 \quad \Rightarrow \lambda=\frac{1}{2} \\
-3&=&4\lambda & \quad /:4 \quad \Rightarrow \lambda=-\frac{3}{4} \\
\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+4 x_2+4 x_3+k=0 \\
\text{ C ist Punkt in der Ebene } \\
4 \cdot 5 +4 \cdot 5+4\cdot 0+k=0 \\
k=-40 \\
\text{Koordinatenform} \\
4 x_1+4 x_2+4 x_3-40=0 \\
4 x_1 +4 x_2 +4 x_3
-40
= 0 \\
\text{Lotfußpunkt ist der Schnittpunkt zwischen Gerade und Ebene. } \\
\begin{array}{ccc}
x_1=& 3 &+4\lambda \\
x_2=&3 &+4\lambda \\
x_3=&3 &+4\lambda \\
\end{array} \\
4( 3+4\lambda) +4(3+4\lambda) +4 (3+4\lambda)-40=0 \\
48\lambda-4=0 \\
\lambda=\frac{+4}{48} \\
\lambda= \frac{1}{12} \\
\vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
3 \\
3 \\
3 \\
\end{array}
\right) +\frac{1}{12} \cdot
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
4 \\
4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Lotfußpunkt: } L(3\frac{1}{3},3\frac{1}{3},3\frac{1}{3}) \\
\vec{CL} =\left(
\begin{array}{c}
48-5 \\
-4-5 \\
\frac{1}{12}-0 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
-1\frac{2}{3} \\
-1\frac{2}{3} \\
3\frac{1}{3} \\
\end{array}
\right) \\
\text{Abstand Punkt Gerade} \\
\left|\vec{CL}\right| =\sqrt{\left(-1\frac{2}{3}\right)^2+\left(-1\frac{2}{3}\right)^2+\left(3\frac{1}{3}\right)^2} \\
\left|\vec{AB}\right| =4,08 \\
\end{array}$