Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Punkt - Gerade
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Beispiel Nr: 10
$\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}
4 \\
6 \\
7 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
5 \\
6 \\
7 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(8/8/6)
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Punkt - Gerade } \\
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
4 \\
6 \\
7 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
5 \\
6 \\
7 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(8,8,6) \\
\begin{array}{ccccc}
8&=&4&+5\lambda& \quad /-4 \\
8&=&6&+6\lambda & \quad /-6\\
6&=&7&+7\lambda & \quad /-7\\
\end{array} \\
\begin{array}{cccc}
4&=&5\lambda& \quad /:5 \quad \Rightarrow \lambda=\frac{4}{5} \\
2&=&6\lambda & \quad /:6 \quad \Rightarrow \lambda=\frac{1}{3} \\
-1&=&7\lambda & \quad /:7 \quad \Rightarrow \lambda=-\frac{1}{7} \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow \text{Punkt liegt nicht auf der Geraden} \\ \text{Lotfußpunkt und Abstand des Punktes berechnen. } \\
\text{Richtungsvektor der Geraden = Normalenvektor der Ebene. } \\
5 x_1+6 x_2+7 x_3+k=0 \\
\text{ C ist Punkt in der Ebene } \\
5 \cdot 8 +6 \cdot 8+7\cdot 6+k=0 \\
k=-130 \\
\text{Koordinatenform} \\
5 x_1+6 x_2+7 x_3-130=0 \\
5 x_1 +6 x_2 +7 x_3
-130
= 0 \\
\text{Lotfußpunkt ist der Schnittpunkt zwischen Gerade und Ebene. } \\
\begin{array}{ccc}
x_1=& 4 &+5\lambda \\
x_2=&6 &+6\lambda \\
x_3=&7 &+7\lambda \\
\end{array} \\
5( 4+5\lambda) +6(6+6\lambda) +7 (7+7\lambda)-130=0 \\
110\lambda-25=0 \\
\lambda=\frac{+25}{110} \\
\lambda= \frac{5}{22} \\
\vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
4 \\
6 \\
7 \\
\end{array}
\right) +\frac{5}{22} \cdot
\left(
\begin{array}{c}
5 \\
6 \\
7 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Lotfußpunkt: } L(5\frac{3}{22},7\frac{4}{11},8\frac{13}{22}) \\
\vec{CL} =\left(
\begin{array}{c}
110-8 \\
-25-8 \\
\frac{5}{22}-6 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
-2\frac{19}{22} \\
-\frac{7}{11} \\
2\frac{13}{22} \\
\end{array}
\right) \\
\text{Abstand Punkt Gerade} \\
\left|\vec{CL}\right| =\sqrt{\left(-2\frac{19}{22}\right)^2+\left(-\frac{7}{11}\right)^2+\left(2\frac{13}{22}\right)^2} \\
\left|\vec{AB}\right| =3,91 \\
\end{array}$