Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Punkt - Gerade
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Beispiel Nr: 11
$\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}
1 \\
1 \\
-3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
2 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(3/3/2)
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Punkt - Gerade } \\
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
1 \\
-3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
2 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(3,3,2) \\
\begin{array}{ccccc}
3&=&1&+2\lambda& \quad /-1 \\
3&=&1&+2\lambda & \quad /-1\\
2&=&-3&+1\lambda & \quad /+3\\
\end{array} \\
\begin{array}{cccc}
2&=&2\lambda& \quad /:2 \quad \Rightarrow \lambda=1 \\
2&=&2\lambda & \quad /:2 \quad \Rightarrow \lambda=1 \\
5&=&1\lambda & \quad /:1 \quad \Rightarrow \lambda=5 \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow \text{Punkt liegt nicht auf der Geraden} \\ \text{Lotfußpunkt und Abstand des Punktes berechnen. } \\
\text{Richtungsvektor der Geraden = Normalenvektor der Ebene. } \\
2 x_1+2 x_2+1 x_3+k=0 \\
\text{ C ist Punkt in der Ebene } \\
2 \cdot 3 +2 \cdot 3+1\cdot 2+k=0 \\
k=-14 \\
\text{Koordinatenform} \\
2 x_1+2 x_2+1 x_3-14=0 \\
2 x_1 +2 x_2 +1 x_3
-14
= 0 \\
\text{Lotfußpunkt ist der Schnittpunkt zwischen Gerade und Ebene. } \\
\begin{array}{ccc}
x_1=& 1 &+2\lambda \\
x_2=&1 &+2\lambda \\
x_3=&-3 &+1\lambda \\
\end{array} \\
2( 1+2\lambda) +2(1+2\lambda) +1 (-3+1\lambda)-14=0 \\
9\lambda-13=0 \\
\lambda=\frac{+13}{9} \\
\lambda= 1\frac{4}{9} \\
\vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
1 \\
1 \\
-3 \\
\end{array}
\right) +1\frac{4}{9} \cdot
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
2 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Lotfußpunkt: } L(3\frac{8}{9},3\frac{8}{9},-1\frac{5}{9}) \\
\vec{CL} =\left(
\begin{array}{c}
9-3 \\
-13-3 \\
1\frac{4}{9}-2 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
\frac{8}{9} \\
\frac{8}{9} \\
-3\frac{5}{9} \\
\end{array}
\right) \\
\text{Abstand Punkt Gerade} \\
\left|\vec{CL}\right| =\sqrt{\left(\frac{8}{9}\right)^2+\left(\frac{8}{9}\right)^2+\left(-3\frac{5}{9}\right)^2} \\
\left|\vec{AB}\right| =3,77 \\
\end{array}$