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Aufgabe:

Dem Würfel ist ein Oktaeder einbeschrieben (Fig. 1). Ordnen Sie die Ebenengleichungen den Flächen des Oktaeders zu. Die Gleichungen zu zwei Flächen fehlen. Bestimmen Sie Gleichungen für die zugehörigen Ebenen.

E1: x1-x2-x3 = 0

E2: x1+x2-x3 = 6

E3: x1+x2+x3 = 6

E4: x1+x2+x3 = 12

E5: -x1+x2+x3 = 6

E6: x1+x2-x3 = 0

Oktaeder.png


Problem/Ansatz:

Ich habe diese Aufgabe versucht zu lösen, indem ich jeweils den Normalenvektoren der Ebenengleichungen abgelesen habe und die Richtungen der Normalenvektoren grafisch dargestellt habe. Es gibt teilweise dieselben Normalenvektoren. Das hat mir so bei den Zuordnungen nicht weitergeholfen.

Wie soll ich diese Aufgabe stattdessen lösen?

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Beste Antwort

Man kann von jeder der acht Ebenen die Koordinaten von drei Punkten in der Zeichnung ablesen.

Setze die Koordinaten in die Gleichungen ein. Dort wo es passt, steht die Gleichung für diese Ebene.

Für die beiden fehlenden Ebenen hast Du dann ebenfalls die Koordinaten von je drei Punkten.

Avatar von 44 k

Ich habe aus den 3 Eckpunkten der Dreiecke vom Oktaeder jeweils eine Parametergleichung gebildet. Dann habe ich die Parametergleichungen zu Koordinatengleichungen umgewandelt. Dadurch habe ich nur einen Teil der Ebenen zuordnen können. Die restlichen gegebenen Ebenen übereinstimmen nicht mit meinen berechneten Ebenen.

Ich habe folgende Zuordnungen:

E3: x1+x2+x3 = 6  zu 5

E2: x1+x2-x3 = 6  zu 8

E6: x1+x2-x3 = 0  zu 1

Hindert Dich etwas daran, stattdessen das zu tun, was in meiner Antwort steht?

Beachte, dass eine Ebenengleichung nicht eindeutig ist.

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Aloha :)

Willkommen in der Mathelounge... \o/

Hier gibt es 8 Ebenen mit den 8 Normalenvektoren \((\pm1;\pm1\,\pm1)^T\).

Du kannst dir zu jeder Ebene den passenden Normalenvektor \(\vec n\) überlegen. Damit die linke Seite der Ebenengleichung formulieren und durch Einsetzen eines Punktes \(P\) der Ebene die rechte Seite der Ebenengleichung ausrechnen.

$$E_1\colon\vec n_1=(1;-1;1)^T\;;\;P_1(3|0|3)\implies E_1\colon x_1-x_2+x_3=6$$$$E_2\colon\vec n_2=(1;1;1)^T\;;\;P_2(3|6|3)\implies E_2\colon x_1+x_2+x_3=12$$$$E_3\colon\vec n_3=(-1;1;1)^T\;;\;P_3(3|3|6)\implies E_3\colon -x_1+x_2+x_3=6$$$$E_4\colon\vec n_4=(-1;-1;1)^T\;;\;P_4(3|3|6)\implies E_4\colon -x_1-x_2+x_3=0$$$$E_5\colon\vec n_5=(1;-1;-1)^T\;;\;P_5(6|3|3)\implies E_5\colon x_1-x_2-x_3=0$$$$E_6\colon\vec n_6=(1;1;-1)^T\;;\;P_6(6|3|3)\implies E_6\colon x_1+x_2-x_3=6$$$$E_7\colon\vec n_7=(-1;-1;-1)^T\;;\;P_7(3|0|3)\implies E_7\colon -x_1-x_2-x_3=-6$$$$E_8\colon\vec n_8=(-1;1;-1)^T\;;\;P_8(3|6|3)\implies E_8\colon -x_1+x_2-x_3=0$$

Avatar von 148 k 🚀
Du kannst dir zu jeder Ebene den passenden Normalenvektor \(\vec n\) überlegen. Damit die linke Seite der Ebenengleichung formulieren und durch Einsetzen eines Punktes \(P\) der Ebene die rechte Seite der Ebenengleichung ausrechnen.

Oder einfach die Lösung aufschreiben. Warum man genau diesen Schritt, wo man etwas lernt, nicht dem FS überlässt, ist mir wirklich unklar.

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