Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Gerade - Gerade
     
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                Beispiel Nr: 10
            
        
           $\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 \\
      5 \\
      7 \\
      \end{array}
      \right) + \lambda
      \left(
      \begin{array}{c}
      2 \\
      6 \\
      6 \\
      \end{array}
      \right) \\
      \text{Gerade 2: }
      \vec{x} =\left(
      \begin{array}{c}
      3 \\
      7 \\
      5 \\
      \end{array}
      \right) + \sigma
      \left(
      \begin{array}{c}
      4 \\
      8 \\
      4 \\
      \end{array}
      \right) \\
    \\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
      \text{Gerade 1: }
      \vec{x} =\left(
      \begin{array}{c}
      1 \\
      5 \\
      7 \\
      \end{array}
      \right) + \lambda
      \left(
      \begin{array}{c}
      2 \\
      6 \\
      6 \\
      \end{array}
      \right) \\
      \text{Gerade 2: }
      \vec{x} =\left(
      \begin{array}{c}
      3 \\
      7 \\
      5 \\
      \end{array}
      \right) + \sigma
      \left(
      \begin{array}{c}
      4 \\
      8 \\
      4 \\
      \end{array}
      \right) \\       
      \text{Richtungsvektoren: }  \\
      \left(
      \begin{array}{c}
      2 \\
      6 \\
      6 \\
      \end{array}
      \right) =k \cdot
      \left(
      \begin{array}{c}
      4 \\
      8 \\
      4 \\
      \end{array}
      \right) \\
      \begin{array}{cccc}
      2&=&+4 k& \quad /:4 \quad  \Rightarrow k=\frac{1}{2} \\
      6&=&+8 k & \quad /:8 \quad  \Rightarrow k=\frac{3}{4} \\
      6&=&+4 k & \quad /:4 \quad \Rightarrow k=1\frac{1}{2} \\
      \end{array} \\
      \\ \Rightarrow      \text{Geraden sind nicht parallel} \\    \left(
      \begin{array}{c}
      1 \\
      5 \\
      7 \\
      \end{array}
      \right) + \lambda
      \left(
      \begin{array}{c}
      2 \\
      6 \\
      6 \\
      \end{array}
      \right)    =
      \left(
      \begin{array}{c}
      3 \\
      7 \\
      5 \\
      \end{array}
      \right) + \sigma
      \left(
      \begin{array}{c}
      4 \\
      8 \\
      4 \\
      \end{array}
      \right) \\
      \begin{array}{cccccc}
      1& +2\lambda &=& 3& +4\sigma&  \quad /-1 \quad /-4 \sigma\\
      5& +6\lambda &=& 7& +8 \sigma&  \quad /-5 \quad /-8 \sigma\\
      7& +6\lambda &=& 5& +4 \sigma&  \quad /-7 \quad /-4 \sigma\\
      \end{array} \\
      \\I \qquad 2 \lambda -4  \sigma =2\\
      II \qquad 6 \lambda -8  \sigma = 2 \\
	     III \qquad 6 \lambda +4 \sigma = -2 \\  \\
		  \text{Aus 2 Gleichungen }\lambda  \text{ und } \sigma  \text{ berechnen  } \\
      I \qquad 2 \lambda -4  \sigma =2  \qquad /  \cdot3\\
      II \qquad 6 \lambda -8  \sigma = 2 \qquad /  \cdot\left(-1\right)\\
      I \qquad 6 \lambda -12  \sigma =6\\
      II \qquad -6 \lambda +8  \sigma = -2 \\
      \text{I + II}\\
      I \qquad 6 \lambda -6 \lambda-12  \sigma +8  \sigma =6 -2\\ 	     -4  \sigma = 4 \qquad /:\left(-4\right) \\
      \sigma = \frac{4}{-4} \\
      \sigma=-1 \\
      \sigma   \text{ in I}\\
      I \qquad 6 \lambda -12 \cdot \left(-1\right) =6 \\
      6 \lambda +12 =6 \qquad / -12 \\
      6 \lambda  =6 -12 \\
      6 \lambda  =-6 \qquad / :6 \\
      \lambda  = \frac{-6}{6} \\
      \lambda=-1   	  \\
	  \lambda  \text{ und } \sigma  \text{ in die verbleibende Gleichung einsetzen}  \\
      III \quad 7-1\cdot6=5-1\cdot4 \\
      1=1  \\    
	  \lambda  \text{ oder } \sigma  \text{ in die Geradengleichung einsetzen}  \\
      \\  \vec{x} =    \left(
      \begin{array}{c}
      1 \\
      5 \\
      7 \\
      \end{array}
      \right) -1 \cdot
      \left(
      \begin{array}{c}
      2 \\
      6 \\
      6 \\
      \end{array}
      \right) \\      \text{Schnittpunkt: }S(-1,-1,1) \\         \\
      \end{array}$