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Gegeben seien die Fläche F: z=f(x,y)=2x2+xy+y2+10 und die Ebene E:  x/6  +  y/12 + z/8 = 1

Frage:

Wie groß ist der Abstand zwischen Fläche und Ebene und welche beiden Punkte auf der Fläche und Ebene liegen sich am nächsten gegenüber? 

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Ist mit 'Abstand' die Entfernung senkrecht zur Ebene gemeint oder der 'Abstand' in Z-Richtung?

Gute Frage!

Das müsste schon senkrecht zur Ebene gemeint sein und läuft dann auf so was raus wie hier:

https://www.mathelounge.de/33500/welcher-punkte-flache-nachsten-abstand-zwischen-flache-ebene 

und wie berechnet man nun den anderen punkt?

2 Antworten

+1 Daumen
 
Beste Antwort

Hier eine eventuell noch etwas einfachere Rechnung.

Wie groß ist der Abstand zwischen Fläche und Ebene und welche beiden Punkte auf der Fläche und Ebene liegen sich am nächsten gegenüber?


E: x/6 + y/12 + z/8 = 1 --> z = 8 - 4/3·x - 2/3·y

dz / dx = -4/3

dz / dy = -2/3


F: z = 2·x^2 + x·y + y^2 + 10

dz / dx = 4·x + y = -4/3

dz / dy = x + 2·y = -2/3


Löse das Gleichungssystem und erhalte

x = -2/7 ∧ y = -4/21

z = 2·(-2/7)^2 + (-2/7)·(-4/21) + (-4/21)^2 + 10 = 646/63


x = -0.2857142857 ∧ y = -0.1904761904 ∧ z = -10.25396825


Einsetzen in die Abstandsformel der Ebene


d = (4·x + 2·y + 3·z - 24) / √(4^2 + 2^2 + 3^2)

d = (4·(-2/7) + 2·(-4/21) + 3·(646/63) - 24) / √(4^2 + 2^2 + 3^2) = 110/609·√29 = 0.9726898666


Hier habe ich nur den Punkt der Fläche F ausgerechnet. Der andere Punkt ist aber nicht schwer weil du ja den Normalenvektor der Ebene und den Abstand hast.
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wie kommt man rechnerisch auf den zweiten punkt; hänge fest.

[- 2/7, - 4/21, 646/63] - 110/609·√29·[4, 2, 3]/√(4^2 + 2^2 + 3^2)

= [- 614/609, - 16/29, 17744/1827]

= [-1.008210180, -0.5517241379, 9.712096332]

Du siehst einfach nur den bekannten Punkt. Normalenvektor und Abstand benutzen und den anderen Punkt ausrechnen.

woher nimmst du [4,2,3]? wie kommst du darauf ?


danke in voraus.

Das ist der Normalenvektor der Ebene. Kann man direkt aus der Ebenengleichung

4·x + 2·y + 3·z = 24

ablesen.


ja habs erst nicht gesehen. danke ^^

Vielleicht was für die Anschauung?

https://www.geogebra.org/m/bZHJPmmZ

+1 Daumen

Wie Lu schon gesagt hat und weil Der_Mathecoach  unsicher war hab ich eine numerische Lösung und eine Lösung in GeoGebra gerechnet.

\(\mathbf{Pf \, :=  \,  \left(-0.29, -0.19, 10.25 \right)}\)

\(\mathbf{Pe \, :=  \,  \left(-1.01, -0.55, 9.71 \right)}\)

\(\mathbf{d_{min} \, :=  \, \sqrt{29} \cdot 110 \cdot \frac{1}{609}}\)

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