Analytische Geometrie-Lagebeziehung-Punkt - Gerade
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Beispiel Nr: 16
$\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(4/2/-4)
\\ \\ \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(4,2,-4) \\
\begin{array}{ccccc}
4&=&2&-4\lambda& \quad /-2 \\
2&=&0&+1\lambda & \quad /-0\\
-4&=&1&+1\lambda & \quad /-1\\
\end{array} \\
\begin{array}{cccc}
2&=&-4\lambda& \quad /:-4 \quad \Rightarrow \lambda=-\frac{1}{2} \\
2&=&1\lambda & \quad /:1 \quad \Rightarrow \lambda=2 \\
-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 4 +1 \cdot 2+1\cdot -4+k=0 \\
k=18 \\
\text{Koordinatenform} \\
-4 x_1+1 x_2+1 x_3+18=0 \\
-4 x_1 +1 x_2 +1 x_3
+18
= 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)+18=0 \\
18\lambda+11=0 \\
\lambda=\frac{-11}{18} \\
\lambda= -\frac{11}{18} \\
\vec{x} = \left(
\begin{array}{c}
2 \\
0 \\
1 \\
\end{array}
\right) -\frac{11}{18} \cdot
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
1 \\
1 \\
\end{array}
\right) \\
\text{Lotfußpunkt: } L(4\frac{4}{9},-\frac{11}{18},\frac{7}{18}) \\
\vec{CL} =\left(
\begin{array}{c}
18-4 \\
11-2 \\
-\frac{11}{18}+4 \\
\end{array}
\right) =
\left(
\begin{array}{c}
\frac{4}{9} \\
-2\frac{11}{18} \\
4\frac{7}{18} \\
\end{array}
\right) \\
\text{Abstand Punkt Gerade} \\
\left|\vec{CL}\right| =\sqrt{\left(\frac{4}{9}\right)^2+\left(-2\frac{11}{18}\right)^2+\left(4\frac{7}{18}\right)^2} \\
\left|\vec{AB}\right| =5,13 \\
\end{array}$