Abstände von Ebenen
Abstandsprobleme
Abstand zweier Ebenen E und F voneinander
Nach dem Abstand zweier Ebenen voneinander zu fragen ist natürlich nur dann sinnvoll, wenn die Ebenen parallel sind. In diesem Falle wählt man einen beliebigen Punkt auf E und berechnet den Abstand dieses Punktes zur Ebene F, wie oben bereits vorgestellt und im folgenden Beispiel noch einmal erklärt:
Beispiel
Welchen Abstand haben die beiden Ebenen E: $x_1-2x_2+2x_3=3$ und H: $-2x_1+4x_2-4x_3=-42$ voneinander?
- Zuerst einmal stellt man sicher, dass die Ebenen parallel zueinander verlaufen und nicht identisch sind.
Ersteres zeigen uns die Normalenvektoren $\vec{n_E}= \begin{pmatrix} 1\\-2\\2 \end{pmatrix}$ und $\vec{n_H}= \begin{pmatrix} -2\\4\\-4 \end{pmatrix}$, die kollinear sind, denn es gilt $\vec{n_H} = -2 \cdot \vec{n_E}$.
Wählt man ein Punkt auf E, zum Beispiel P(3|0|0), sieht man leicht, dass P nicht auch auf H liegt, denn $-2 \cdot 3 = -6 \neq -42$. - Wir wählen einen Punkt auf E - zum Beispiel P(3|0|0) - und bestimmen seinen Abstand zur Ebene H. Hierzu nutzen wir die Hessesche Normalenform für Ebenen:
Für den Abstand d(P;H) gilt:
$d(P;H)= \frac{|-2x_1+4x_2-4x_3+42|}{\sqrt{(-2)^2+4^2+(-4)^2}}=\frac{|-2 \cdot 3+42|}{\sqrt{4+16+16}}=\frac{36}{6}=6$.
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