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Schnitt Ebene-Gerade

Wenn eine Gerade nicht zufällig parallel zu einer gegebenen Ebene verläuft, muss sie diese zwangsweise in einem Punkt S schneiden. Um den Schnittpunkt zu berechnen, müssen wir Geraden- und Ebenengleichung gleichsetzen, wenn die Ebene in Parameterdarstellung gegeben ist. Ähnlich wie beim Schnitt von Geraden erhalten wir wieder ein lineares Gleichungssystem, jetzt allerdings mit drei Unbekannten (nämlich den Parametern aus den Gleichungen).
Einfacher gestaltet sich die Bestimmung des Schnittpunktes, wenn die Ebene in Koordinaten- oder Normalenform vorliegt. Dann setzen wir einfach für den Vektor $\vec{x}$ in der Ebenengleichung den Vektor $\vec{x}$ aus der Geradengleichung ein und lösen die entstehende Gleichung nach unserem Parameter auf. Ein kleines Beispiel mag dies verdeutlichen:

Beispiel

Berechne den Schnittpunkt der Geraden g mit $\vec{x} = \begin{pmatrix} x_1\\ x_2\\ x_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3\\4\\0 \end{pmatrix} + t \cdot \begin{pmatrix} -1\\-2\\1 \end{pmatrix}$ und der Ebene E, gegeben durch $3x_1+5x_2-2x_3={-1}$.
Der Geradengleichung entnehmen wir $x_1 = 3 – t$, $x_2 = 4-2t$ und $x_3=0+t$ und setzen dies in die Ebenengleichung ein:
$\begin{align}3x_1+5x_2-2x_3&={-1} \\ 3 \cdot (3-t) + 5 \cdot (4-2t) -2 \cdot t &= -1 \\ 9-3t+20-10t-2t &= -1 \\ -15t &= -30 \\ t&=2 \end{align}$.
Eingesetzt in die Geradengleichung ergibt sich als Schnittpunkt
$\vec{x} = \begin{pmatrix} 3\\4\\0 \end{pmatrix} + 2 \cdot \begin{pmatrix} -1\\-2\\1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1\\0\\2 \end{pmatrix}$, also $S(1|0|2)$.

Multiple-Choice
Gesucht ist der Schnittpunkt der Geraden g:  $\vec{x} = \begin{pmatrix} -6\\4\\-1 \end{pmatrix} + t \cdot \begin{pmatrix} 3\\1\\2 \end{pmatrix}$ mit der Ebene
E:  $\vec{x} = \begin{pmatrix} 5\\0\\12 \end{pmatrix} + r \cdot \begin{pmatrix} 1\\1\\2 \end{pmatrix} + s \cdot \begin{pmatrix} 0\\-3\\1 \end{pmatrix}$.
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Hinweis:

Bitte kreuzen Sie die richtigen Aussagen an. Es können auch mehrere Aussagen richtig oder alle falsch sein. Nur wenn alle richtigen Aussagen angekreuzt und alle falschen Aussagen nicht angekreuzt wurden, ist die Aufgabe erfolgreich gelöst.

Vorstellung des Online-Kurses Analytische Geometrie / Lineare Algebra (Agla)Analytische Geometrie / Lineare Algebra (Agla)
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Analytische Geometrie / Lineare Algebra (Agla)

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  • Einleitung und Grundlagen
    • Einleitung zu Einleitung und Grundlagen
    • Koordinatensystem
    • Was sind Vektoren?
    • Begriff des Vektorraums
    • Vektorraum - Basis und Dimension
  • Rechnen mit Vektoren
    • Einleitung zu Rechnen mit Vektoren
    • Addition und Subtraktion von Vektoren
    • Vektor zwischen zwei Punkten
    • Betrag eines Vektors berechnen
    • Vielfache von Vektoren bilden
    • Linearkombination von Vektoren
    • Lineare (Un-)Abhängigkeit von Vektoren
  • Geraden
    • Einleitung zu Geraden
    • Aufstellen einer Geradengleichung
    • Eine Gerade - viele Gleichungen?
    • Lage von Geraden
    • Schnitte von Geraden
  • Weitere Rechenoperationen mit Vektoren
    • Einleitung zu Weitere Rechenoperationen mit Vektoren
    • Normierung eines Vektors
    • Skalarprodukt zweier Vektoren
    • Vektoren und Winkel
    • Vektorprodukt / Kreuzprodukt
  • Ebenen in der analytischen Geometrie
    • Einleitung zu Ebenen in der analytischen Geometrie
    • Aufstellen von Ebenen in Parameterform
    • Normalenform einer Ebene
    • Koordinatenform einer Ebene
    • Darstellung einer Ebene im Koordinatensystem
    • Ebenengleichungen umwandeln
    • Hessesche Normalenform
  • Lagebeziehungen und Abstände
    • Einleitung zu Lagebeziehungen und Abstände
    • Lagebeziehungen von Punkten, Geraden und Ebenen
    • Abstandsprobleme
      • Einleitung zu Abstandsprobleme
      • Abstände von Punkten
      • Abstände von Geraden
      • Abstände von Ebenen
  • Schnitte
    • Einleitung zu Schnitte
    • Schnitt Gerade-Gerade
    • Schnitt Ebene-Gerade
    • Schnitt Ebene-Ebene
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    • Einleitung zu Spiegelungen
    • Spiegelung an einem Punkt
    • Spiegelung an einer Geraden
    • Spiegelung an einer Ebene
  • Lineare Gleichungssysteme
    • Einleitung zu Lineare Gleichungssysteme
    • Was ist ein Lineares Gleichungssystem (LGS)?
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      • Einleitung zu Lösen eines linearen Gleichungssystems
      • Allgemeine Vorgehensweise zur Lösung eines linearen Gleichungssystems
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      • Lösungsmöglichkeiten
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    • Einleitung zu Matrizen
    • Darstellung in Matrizenform
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      • Einleitung zu Besondere Matrizen
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    • Einleitung zu Rechenregeln für Matrizen
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    • Einleitung zu Anwendungen von Matrizen
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      • Einleitung zu Verflechtungsmatrizen
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