Wahlteil B2
Gegeben sind die Geradenschar
,
,
und die Gerade
,
.
a)
Beschreibe die besondere Lage der Gerade
im Koordinatensystem.
zur Schar
gehört.
liegen in einer Ebene
.
Bestimme eine Koordinatengleichung der Ebene
.
Teilergebnis:
(0,5 VP)
Zeige, dass die Gerade
(1 VP)
Alle Geraden der Schar Bestimme eine Koordinatengleichung der Ebene
(2 VP)
b)
Bestimme denjenigen Wert von
für den
die
-Achse schneidet.
die die Gerade
im Winkel
schneiden.
Ermittle die zugehörigen Werte von
(1,5 VP)
Es gibt zwei Geraden der Schar Ermittle die zugehörigen Werte von
(2,5 VP)
c)
Bestimme eine Gleichung einer Gerade, die von allen Geraden der Schar
den Abstand
besitzt und zu allen Geraden der Schar
windschief verläuft.
(2,5 VP)
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a)
Lage von
Die Gerade
verläuft parallel zur
- Ebene, da die
Koordinate des Richtungsvektors null ist.
Nachweisen, dass
zur Schar
gehört
Da die Richtungsvektoren von
und
für
übereinstimmen, muss nur noch gezeigt werden, dass der Stützvektor von
in
liegt:
Daraus folgt
Somit gehört die Gerade
zur Geradenschar
Koordinatengleichung von
bestimmen
Die Richtungsvektoren von
sind Spannvektoren der Ebene
Aus dem Kreuzprodukt von
und
lässt sich also ein Normalenvektor von
berechnen:
Somit lässt sich die Koordinatengleichung der Ebene
aufstellen:
b)
Wert von
bestimmen
Koordinaten der Punkte auf der
-Achse haben die Form
Die gesuchte Gerade der Schar
muss also einen solchen Punkt enthalten:
Aus den
-Koordinaten folgt:
und somit
in die Gleichung eingesetzt ergibt
Wert von
bestimmen für Winkel
Mit
und
lässt sich der Schnittwinkel wie folgt berechnen:
Für
folgt also:
Es ergeben sich
und
c)
Da die Gerade zu allen Geraden der Schar
den gleichen Abstand haben soll, wird eine Ebene
gesucht, welche den Abstand
zur Ebene
hat.
Aus der Koordinatengleichung
und dem Punkt
aus
ergibt sich:
Lösungen für diese Geichung sind
und
Ein Spannvektor der Ebene
, welcher nicht in
enthalten ist, ist unter anderem
Für die Geradengleichung wird nun noch ein Punkt aus der Ebene
gesucht. Die Koordinatengleichung
gilt beispielsweise für
Die Gleichung einer gesuchten Gerade ist somit: