Zuletzt geändert: Di, 28.03.2006

«K12/K13» 67. Hausaufgabe «PDF», «POD»




0.0.1 67. Hausaufgabe

0.0.1.1 Geometrie-Buch Seite 191, Aufgabe 6

A(2, -1, 0); \quad g{:}\, \vec X = \left(\!\begin{smallmatrix}-2\\6\\1\end{smallmatrix}\!\right) + \lambda \left(\!\begin{smallmatrix}2\\-1\\3\end{smallmatrix}\!\right)\!; \quad h{:}\, \vec X = \left(\!\begin{smallmatrix}3\\0\\-4\end{smallmatrix}\!\right) + \mu \left(\!\begin{smallmatrix}-2\\4\\5\end{smallmatrix}\!\right)\!;A(2,1,0);g:X = 2 6 1 + λ 2 1 3 ;h:X = 3 0 4 + μ 2 4 5 ;

Stelle eine Gleichung der Gerade kk auf, die durch AA geht und gg und hh schneidet. Berechne die Schnittpunkte.

k{:}\, \vec X = \vec A + \beta \vec w;k:X = A + βw;

  • Gleichsetzen von \vec X_kXk mit \vec X_gXg und \vec X_hXh bringt:

    \begin{array}{lrcl} {} \text{I.} & A_1 + \beta_g w_1 &=& G_1 + \lambda g_1; \\ {} \text{II.} & A_2 + \beta_g w_2 &=& G_2 + \lambda g_2; \\ {} \text{III.} & A_3 + \beta_g w_3 &=& G_3 + \lambda g_3; \\ {} \text{IV.} & A_1 + \beta_h w_1 &=& H_1 + \mu h_1; \\ {} \text{V.} & A_2 + \beta_h w_2 &=& H_2 + \mu h_2; \\ {} \text{VI.} & A_3 + \beta_h w_3 &=& H_3 + \mu h_3; \end{array}I. A1 + βgw1 =G1 + λg1; II. A2 + βgw2 =G2 + λg2; III.A3 + βgw3 =G3 + λg3; IV.A1 + βhw1 =H1 + μh1; V. A2 + βhw2 =H2 + μh2; VI.A3 + βhw3 =H3 + μh3;

  • Elimination von \lambdaλ (I.):

    \lambda = \dfrac{A_1 - G_1 + \beta_g w_1}{g_1};λ = A1 G1 + βgw1 g1 ;

  • Elimination von \beta_gβg (II.):

    A_2 + \beta_g w_2 = G_2 + \lambda g_2 = G_2 + \frac{g_2}{g_1} \left(A_1 - G_1 + \beta_g w_1\right);A2 + βgw2 = G2 + λg2 = G2 + g2 g1 A1 G1 + βgw1 ;

    \beta_g = \dfrac{\overbrace{G_2 - A_2 + \frac{g_2}{g_1} A_1 - \frac{g_2}{g_1} G_1}^o}{w_2 - \frac{g_2}{g_1} w_1};βg = G2 A2 + g2 g1A1 g2 g1G1 o w2 g2 g1 w1 ;

  • Elimination von w_3w3 (III.):

    w_3 = \dfrac{\left(w_2 - \frac{g_2}{g_1} w_1\right)\left(G_3 - A_3 + \lambda g_3\right)}{\underbrace{G_2 - A_2 + \frac{g_2}{g_1} A_1 - \frac{g_2}{g_1} G_1}_k};w3 = w2 g2 g1 w1 G3 A3 + λg3 G2 A2 + g2 g1A1 g2 g1G1 k ;

  • Elimination von \muμ (IV.):

    \mu = \dfrac{A_1 - H_1 + \beta_h w_1}{h_1};μ = A1 H1 + βhw1 h1 ;

  • Elimination von w_2w2 (V.):

    w_2 = \dfrac{H_2 - A_2 + \mu h_2}{\beta_h} = \dfrac{\overbrace{H_2 - A_2 + \frac{h_2}{h_1} A_1 - \frac{h_2}{h_1} H1}^l + \frac{h_2}{h_1} \beta_h w_1}{\beta_h};w2 = H2 A2 + μh2 βh = H2 A2 + h2 h1A1 h2 h1H1l + h2 h1 βhw1 βh ;

  • Elimination von \beta_hβh (VI.):

    A_3 + \beta_h w_3 = \underbrace{H_3 + \frac{h_3}{h_1} A_1 - \frac{h_3}{h_1} H_1}_m + \frac{h_3}{h_1} \beta_h w_1;A3 + βhw3 = H3 + h3 h1A1 h3 h1H1 m + h3 h1 βhw1;

    A_3 + \dfrac{\beta_h \left(w_2 - \frac{g_2}{g_1} w_1\right)\left(\overbrace{G_3 + \frac{g_3}{g_1} A_1 - \frac{g_3}{g_1} G_1 - A_3}^n + \frac{g_3}{g_1} \beta_g w_1\right)}{k} = m + \frac{h_3}{h_1} \beta_h w_1;A3 + βh w2 g2 g1 w1 G3 + g3 g1A1 g3 g1G1 A3 n + g3 g1 βgw1 k = m + h3 h1 βhw1;

    [...]

    p := \frac{h_2}{h_1} - \frac{g_2}{g_1};p := h2 h1 g2 g1 ;

    A_3 l + A_3 \beta_h p + \frac{l^2}{k} n + \frac{l}{k} n \beta_h p + \frac{g_2}{g_1} \frac{l}{k} w_1 o + \beta_h \frac{w_1}{k} p n + \beta_h \frac{w_1}{k} p \frac{g_2}{g_1} w_1 o = l m + \beta_h p m + \frac{h_3}{h_1} \beta_h + w_1 l + \frac{h_3}{h_1} \beta_h^2 w_1 p;A3l+A3βhp+ l2 k n+ l knβhp+ g2 g1 l kw1o+βhw1 k pn+βhw1 k pg2 g1 w1o = lm+βhpm+ h3 h1 βh+w1l+ h3 h1 βh2w 1p;

  • Auflösen nach \beta_hβh:

    \beta_h = \dfrac{5 w_1^2 + 36 w_1 - 57 \pm \sqrt{25 w_1^4 + 360 w_1^3 - 274 w_1^2 + 7296 w_1 + 3249}}{50 w_1};βh = 5w12 + 36w1 57 ±25w1 4 + 360w1 3 274w1 2 + 7296w1 + 3249 50w1 ;

  • Speziell für w_1 = 0w1 = 0:

    \left(\beta_g, \beta_h, \lambda, \mu, w_1, w_2, w_3\right) = \left(\frac{10}{3}, 2, 2, \frac{1}{2}, 0, \frac{3}{2}, \frac{21}{10}\right); βg,βh,λ,μ,w1,w2,w3 = 10 3 ,2,2, 1 2,0, 3 2, 21 10 ;

    k \cap g = \left\{ \left(\!\begin{smallmatrix}2\\4\\7\end{smallmatrix}\!\right) \right\}\!; \quad k \cap h = \left\{ \left(\!\begin{smallmatrix}2\\2\\-\frac{3}{2}\end{smallmatrix}\!\right) \right\}\!;kg = 2 4 7 ;kh = 2 2 3 2 ;

0.0.1.2 Geometrie-Buch Seite 191, Aufgabe 7

E{:}\, \vec X = \left(\!\begin{smallmatrix}3\\2\\-1\end{smallmatrix}\!\right) + \lambda \left(\!\begin{smallmatrix}1\\1\\0\end{smallmatrix}\!\right) + \mu \left(\!\begin{smallmatrix}1\\-1\\3\end{smallmatrix}\!\right)\!; \quad g_a{:}\, \vec X= \sigma \left(\!\begin{smallmatrix}1+a\\1-a\\1\end{smallmatrix}\!\right)\!;E:X = 3 2 1 + λ 1 1 0 + μ 1 1 3 ;ga:X = σ 1+a 1a 1 ;

Welche Schargerade ist parallel zu EE? Ist sie echt parallel?

\begin{vmatrix}1&1&-1-a\\1&-1&-1+a\\0&3&-1\end{vmatrix} = 2 - 6a = 0; 1 1 1 a 111 + a 0 3 1 = 26a = 0;a = \frac{1}{3};a = 1 3;

Verbindungsvektor der Aufpunkte: \vec d = \left(\!\begin{smallmatrix}-3\\-2\\1\end{smallmatrix}\!\right)\!;d = 3 2 1 ;

\begin{vmatrix}1&1&-3\\1&-1&-2\\0&3&1\end{vmatrix} = -5; 1 1 3 112 0 3 1 = 5;g_{\frac{1}{3}} \cap E = \varnothing;g1 3 E = ;