Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Punkt - Gerade
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Beispiel Nr: 15
$\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}
2 \\
0 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(0/5/6)
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Punkt - Gerade } \\
\vec{x} =\left(
\begin{array}{c}
2 \\
0 \\
1 \\
\end{array}
\right) + \lambda
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Punkt: }C(0,5,6) \\
\begin{array}{ccccc}
0&=&2&-4\lambda& \quad /-2 \\
5&=&0&+1\lambda & \quad /-0\\
6&=&1&+1\lambda & \quad /-1\\
\end{array} \\
\begin{array}{cccc}
-2&=&-4\lambda& \quad /:-4 \quad \Rightarrow \lambda=\frac{1}{2} \\
5&=&1\lambda & \quad /:1 \quad \Rightarrow \lambda=5 \\
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. } \\
-4 x_1+1 x_2+1 x_3+k=0 \\
\text{ C ist Punkt in der Ebene } \\
-4 \cdot 0 +1 \cdot 5+1\cdot 6+k=0 \\
k=-11 \\
\text{Koordinatenform} \\
-4 x_1+1 x_2+1 x_3-11=0 \\
-4 x_1 +1 x_2 +1 x_3
-11
= 0 \\
\text{Lotfußpunkt ist der Schnittpunkt zwischen Gerade und Ebene. } \\
\begin{array}{ccc}
x_1=& 2 &-4\lambda \\
x_2=&0 &+1\lambda \\
x_3=&1 &+1\lambda \\
\end{array} \\
-4( 2-4\lambda) +1(0+1\lambda) +1 (1+1\lambda)-11=0 \\
18\lambda-18=0 \\
\lambda=\frac{+18}{18} \\
\lambda= 1 \\
\vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
2 \\
0 \\
1 \\
\end{array}
\right) +1 \cdot
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Lotfußpunkt: } L(-2,1,2) \\
\vec{CL} =\left(
\begin{array}{c}
18-0 \\
-18-5 \\
1-6 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
-2 \\
-4 \\
-4 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Abstand Punkt Gerade} \\
\left|\vec{CL}\right| =\sqrt{\left(-2\right)^2+\left(-4\right)^2+\left(-4\right)^2} \\
\left|\vec{AB}\right| =6 \\
\end{array}$