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Los geht's

Vektorielle Formen der Ebenengleichung

Um eine Ebene im Raum zu bilden, muss man einen Punkt und zwei Vektoren kennen, die eine Fläche bilden, d.h. linear unabhängig voneinander sind.

abbildung-1-grafische-darstellung
Abbildung 1: Darstellung der Ebene anhand der Richtungsvektoren

Ein Punkt ist dann Teil der Ebene , wenn der Vektor koplanar zu den beiden Vektoren und ist, das heißt, wenn er linear abhängig von und ist.

Die Koordinatenschreibweise lautet wie folgt:

Ebenengleichung in Parameterform

Durch Umformen der vektoriellen Ebenengleichung erhält man die Gleichung:

Damit diese Gleichung aufgeht, muss sie Folgendes erfüllen:

Die beiden Gleichungen sind auch als Gleichungen der Geraden in Parameterform bekannt.

Allgemeine Ebenengleichung

Ein Punkt liegt dann auf der Ebene , wenn folgendes Gleichungssystem lösbar ist:

Dieses Gleichungssystem muss für und eine Lösung besitzen, daher muss die Determinante der erweiterten Matrix des Gleichungssystems, die die konstanten Glieder enthält, gleich Null sein.

Durch Auflösen der Determinante erhält man:

Definiere die Werte für die Koordinaten:

Setze ein:

Vereinfache und definiere für den Wert:

Man erhält die allgemeine Ebenengleichung:

Ebenengleichung in Koordinatenform

abbildung-2-grafische-darstellung
Abbildung 2: Darstellung der Ebene anhand von Koordinaten

Anhand der Punkte und sei die folgende Gleichung in Koordinatenform gegeben:

Dabei ist

Gemischte Aufgaben

1

Stelle die Gleichung der Ebene in Parameterform auf, die durch den Punkt verläuft und deren Richtungsvektoren  und sind

Lösung

1 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die Formel der parametrischen Ebenengleichung ein und du erhältst

2 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die allgemeine Ebenengleichung ein und du erhältst

Durch Auflösen der Determinante erhält man:

2

Stelle die Gleichungen der Ebene in Parameterform auf, die durch die Punkte und verlaufen und den Vektor enthalten

Lösung

1 Ein Richtungsvektor ist bereits gegeben. Der andere Vektor wird wie folgt gebildet:

2 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die Formel der parametrischen Ebenengleichung ein und du erhältst

3 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die allgemeine Ebenengleichung ein und du erhältst

Durch Auflösen der Determinante erhält man:

3

Stelle die Gleichungen der Ebene in Parameterform auf, die durch die Punkte und verläuft

Lösung

1 Ermittle die Richtungsvektoren

2 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die Formel der parametrischen Ebenengleichung ein und du erhältst

3 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die allgemeine Ebenengleichung ein und du erhältst

Durch Auflösen der Determinante erhält man:

4

Überprüfe anhand der Ebenengleichung in Parameterform, ob die Punkte und Teil der Ebene  sind

Lösung

1 Auf Basis der Ebenengleichung in Parameterform erhält man einen Punkt auf der Ebene sowie die Richtungsvektoren

2 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die allgemeine Ebenengleichung ein und du erhältst

Durch Auflösen der Determinante erhält man:

3 Setze die Punkte in die allgemeine Ebenengleichung ein und du erhältst

, folglich ist

, folglich ist

5

Stelle die Gleichungen der Ebene in Koordinatenform auf, die durch die Punkte und verläuft.

Lösung

1 Ermittle die Richtungsvektoren

2 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die allgemeine Ebenengleichung ein und du erhältst

Durch Auflösen der Determinante erhält man:

3 Die Gleichung in Koordinatenform lautet

6

Stelle die Gleichung für eine Ebene auf, die durch den Punkt verläuft und die Gerade mit folgender Gleichung enthält

Lösung

1 Anhand der Geradengleichung erhält man einen Punkt auf der Ebene sowie einen Richtungsvektor

2 Anhand der beiden Punkte kann der andere Richtungsvektor ermittelt werden

3 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die allgemeine Ebenengleichung ein und du erhältst

Durch Auflösen der Determinante erhält man:

7

Stelle die Gleichung für eine Ebene auf, die durch die Punkte verläuft und parallel zur Geraden mit folgender Gleichung liegt

Lösung

1 Anhand der Geradengleichung erhält man einen Richtungsvektor

2 Anhand der beiden Punkte kann der andere Richtungsvektor ermittelt werden

3 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die allgemeine Ebenengleichung ein und du erhältst

Durch Auflösen der Determinante erhält man:

8

Gegeben seien die Geraden

Stelle die Gleichung einer Ebene auf, die enthält und parallel zu verläuft

Lösung

1 Anhand der Geradengleichungen erhält man einen Punkt und die beiden Richtungsvektoren

2 Setze den Punkt sowie die Richtungsvektoren in die allgemeine Ebenengleichung ein und du erhältst

Durch Auflösen der Determinante erhält man:

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Melanie S

MelanieS

Als begeistertes Fremdsprachentalent bringe ich die Lernartikel von echten Lehr-Profis logisch und verständlich ins Deutsche, damit du als Schüler bei Superprof deine Kenntnisse verbessern und neu Gelerntes praktisch anwenden kannst.