Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Gerade - Gerade
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Beispiel Nr: 11
$\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 \\
-1 \\
2 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
3 \\
-4 \\
2 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gerade 2: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
-1 \\
2 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
3 \\
-7 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Gerade 1: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
-1 \\
2 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
3 \\
-4 \\
2 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gerade 2: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
-1 \\
2 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
3 \\
-7 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Richtungsvektoren: } \\
\left(
\begin{array}{c}
3 \\
-4 \\
2 \\
\end{array}
\right) =k \cdot
\left(
\begin{array}{c}
3 \\
-7 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccc}
3&=&+3 k& \quad /:3 \quad \Rightarrow k=1 \\
-4&=&-7 k & \quad /:-7 \quad \Rightarrow k=\frac{4}{7} \\
2&=&+1 k & \quad /:1 \quad \Rightarrow k=2 \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow \text{Geraden sind nicht parallel} \\ \left(
\begin{array}{c}
1 \\
-1 \\
2 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
3 \\
-4 \\
2 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
1 \\
-1 \\
2 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
3 \\
-7 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccccc}
1& +3\lambda &=& 1& +3\sigma& \quad /-1 \quad /-3 \sigma\\
-1& -4\lambda &=& -1& -7 \sigma& \quad /+1 \quad /+7 \sigma\\
2& +2\lambda &=& 2& +1 \sigma& \quad /-2 \quad /-1 \sigma\\
\end{array} \\
\\I \qquad 3 \lambda -3 \sigma =0\\
II \qquad -4 \lambda +7 \sigma = 0 \\
III \qquad 2 \lambda +1 \sigma = 0 \\ \\
\text{Aus 2 Gleichungen }\lambda \text{ und } \sigma \text{ berechnen } \\
I \qquad 3 \lambda -3 \sigma =0 \qquad / \cdot\left(-4\right)\\
II \qquad -4 \lambda +7 \sigma = 0 \qquad / \cdot\left(-3\right)\\
I \qquad -12 \lambda +12 \sigma =0\\
II \qquad 12 \lambda -21 \sigma = 0 \\
\text{I + II}\\
I \qquad -12 \lambda +12 \lambda+12 \sigma -21 \sigma =0 +0\\ -9 \sigma = 0 \qquad /:\left(-9\right) \\
\sigma = \frac{0}{-9} \\
\sigma=0 \\
\sigma \text{ in I}\\
I \qquad -12 \lambda +12 \cdot 0 =0 \\
-12 \lambda +0 =0 \qquad / -0 \\
-12 \lambda =0 -0 \\
-12 \lambda =0 \qquad / :\left(-12\right) \\
\lambda = \frac{0}{-12} \\
\lambda=0 \\
\lambda \text{ und } \sigma \text{ in die verbleibende Gleichung einsetzen} \\
III \quad 2+0\cdot2=2+0\cdot1 \\
2=2 \\
\lambda \text{ oder } \sigma \text{ in die Geradengleichung einsetzen} \\
\\ \vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
1 \\
-1 \\
2 \\
\end{array}
\right) +0 \cdot
\left(
\begin{array}{c}
3 \\
-4 \\
2 \\
\end{array}
\right) \\ \text{Schnittpunkt: }S(1,-1,2) \\ \\
\end{array}$