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}$