Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Gerade - Gerade
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Beispiel Nr: 12
$\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 \\
0 \\
3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
-3 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gerade 2: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
4 \\
-4 \\
-2 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
6 \\
2 \\
\end{array}
\right) \\
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Gerade 1: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
1 \\
0 \\
3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
-3 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Gerade 2: }
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
4 \\
-4 \\
-2 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
6 \\
2 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Richtungsvektoren: } \\
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
-3 \\
1 \\
\end{array}
\right) =k \cdot
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
6 \\
2 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccc}
2&=&-4 k& \quad /:-4 \quad \Rightarrow k=-\frac{1}{2} \\
-3&=&+6 k & \quad /:6 \quad \Rightarrow k=-\frac{1}{2} \\
1&=&+2 k & \quad /:2 \quad \Rightarrow k=\frac{1}{2} \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow \text{Geraden sind nicht parallel} \\ \left(
\begin{array}{c}
1 \\
0 \\
3 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
-3 \\
1 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
4 \\
-4 \\
-2 \\
\end{array}
\right) + \sigma
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
6 \\
2 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccccc}
1& +2\lambda &=& 4& -4\sigma& \quad /-1 \quad /+4 \sigma\\
0& -3\lambda &=& -4& +6 \sigma& \quad /-0 \quad /-6 \sigma\\
3& +1\lambda &=& -2& +2 \sigma& \quad /-3 \quad /-2 \sigma\\
\end{array} \\
\\I \qquad 2 \lambda +4 \sigma =3\\
II \qquad -3 \lambda -6 \sigma = -4 \\
III \qquad 1 \lambda +2 \sigma = -5 \\ \\
\text{Aus 2 Gleichungen }\lambda \text{ und } \sigma \text{ berechnen } \\
I \qquad 2 \lambda +4 \sigma =3 \qquad / \cdot\left(-3\right)\\
II \qquad -3 \lambda -6 \sigma = -4 \qquad / \cdot\left(-2\right)\\
I \qquad -6 \lambda -12 \sigma =-9\\
II \qquad 6 \lambda +12 \sigma = 8 \\
\text{I + II}\\
I \qquad -6 \lambda +6 \lambda-12 \sigma +12 \sigma =-9 +8\\ 0 \sigma = -1 \qquad /:0 \\
\sigma = \frac{-1}{0} \\
\sigma=-∞ \\
\sigma \text{ in I}\\
I \qquad -6 \lambda -12 \cdot \left(-∞\right) =-9 \\
-6 \lambda +∞ =-9 \qquad / -∞ \\
-6 \lambda =-9 -∞ \\
-6 \lambda =-∞ \qquad / :\left(-6\right) \\
\lambda = \frac{-∞}{-6} \\
\lambda=∞ \\
\lambda \text{ und } \sigma \text{ in die verbleibende Gleichung einsetzen} \\
III \quad 3+∞\cdot1=-2-∞\cdot2 \\
∞=-∞ \\ \text{Geraden sind windschief} \\
\end{array}$