0 Daumen
1,2k Aufrufe

in einem kartesischen koordinatensystem ist durch die punkte A (-3;-5;0), B (3;0;0), C (0;5;0) und D (0;0;6) eine dreiseitige Pyramide gegeben.

Die Seitenhalbierenden der Seiten BC und BD des Dreieckes BCD schneiden sich im Punkt S.

a) berechne die Koordinaten von S!

b) berechne den Schnittwinkel der Seitenhalbierenden!

c) wie weit ist S vom Koordinatenursprung entfernt?

Bei mir schneiden sich die beiden Seitenhalbierenden gar nicht...wer kann helfen...danke!

Avatar von

"Bei mir schneiden sich die beiden Seitenhalbierenden gar nicht." bei mir schon. Siehe Szene

Skizze3.png

was hast Du denn gerechnet?

2 Antworten

+1 Daumen

Hallo Fedel,

Die Seitenhalbierenden der Seiten BC und BD des Dreieckes BCD schneiden sich im Punkt S.

a) berechne die Koordinaten von S!

Den Mittelpunkt der Seite BC (E) berechnest du mit

$$ \vec{OB}+0,5\cdot\vec{BC} $$

und entsprechend den Mittelpunkt der Seite BD (=F).

Die Geradengleichungen de Seitenhalbierenden berechnest du mit

$$ \vec{OE}+ r\cdot\vec{ED} $$

und

$$ \vec{OF}+ s\cdot\vec{FC} $$

Den Schnittpunkt erhältst, indem du die Geradengleichungen gleichsetzt und das sich daraus ergebende Gleichungssystem nach r oder s auflöst. r oder s in eine der Geradengleichungen eingesetzt ergibt die Koordinaten des Schnittpunktes.

b) berechne den Schnittwinkel der Seitenhalbierenden!

Die Formel für einen Schnittwinkel lautet:

$$ cos(α) = \frac{|\vec{u}\cdot\vec{v}|}{\vec{u}\cdot\vec{v}} $$


(Im Zähler wird das Skalarprodukt der beiden Vektoren gebildet, im Nenner die Längen miteinander multipliziert)

c) wie weit ist S vom Koordinatenursprung entfernt?

Du berechnest die Länge des Vektors OS mit der Wurzel aus den Quadratzahlen der Koordinaten

Zur Kontrolle: S (1|1,67|2), Schnittwinkel 45,3°, Abstand S vom Ursprung = 2,79

Gruß, Silvia

Pyramide.JPG






Avatar von 40 k

Ich habe dem Mittelpunkt von BC mit 0,5*(0B+0C) berechnet?

+1 Daumen

  Die ( drei ) Seitenhalbierenden ( SH ) eines Dreiecks schneiden sich mit Sicherheit. Da  unser Dreieck BCD heißt, gilt für seine Seiten die übliche Konvention b , c und d . Der Mittelpunkt der Seite c ist


     M  (  c  )  =  1/2  (  B  +  D  )  =  3/2  (  1  |  0  |  2  )     (  1  )


   Die  SH  s ( c ) hat den Startpunkt


     P1  =  C  =  (  0  |  5  |  0  )     (  2a  )


     und Richtungsvektor


    t1  =  M  (  c  )  -  C  =  (  3  |  - 10  |  6  )       (  2b  )


    Ihr wisst, dass man einen Richtungsvektor renormieren kann.


         Für s ( d )  entsprechend


      M  (  d  )  =  1/2  (  3  |  5  |  0  )      (  3  )

    P2  =  D  =  (  0  |  0  |  6  )    (  4a  )

     t2  =  M  (  d  )  -  D  =  (  3  |  5  |  - 12 )     (  4b  )


    Gleich setzen der beiden Geradengleichungen; je eine Gleichung für die x-y-und z-Komponente:


         3  k1  =  3  k2  ===>  k1  =  k2  =:  k             (  5a  )

    5  -  10  k1  =  5  k2  ===>  2  k1  +  k2  =  1        (  5b  )

        k1  =  k2  =  1/3                               (  6  )

     6  k1  =  6  -  12  k2    ===>  k1  +  2  k2  =  1       (  5c  )


   Wenn du k einsetzt in s ( d ) , findest du


   S  =  P2  +  1/3  t2  =  (  1  |  5/3  |  2  )           (  7  )


    Jetzt

Avatar von 5,5 k

Warum plötzlich 3/2 in der ersten zeile?

Das grundsätzliche Vorgehen ist mir klar, aber sie schneiden sich bei mir nicht:

cM(1,5/0/3)

dM(1,5/2,5/0) 

g durch cM und C g:x=(1,5/0/3)+r*(-1,5/5/-3)

h durch dM und D h:x=(1,5/2,5/0)+s*(-1,5/-2,5/6)

Ich habe S jetzt über den Schwerpunkt 1/3*(bM+cM+dM) raus, aber das nützt mir für den Winkel nichts. Was habe ich bei den Geraden falsch? CAS macht beim gleichsetzen false...

Deine Geradengleichungen sind richtig. Daraus ergibt sich:

I   1,5 - 1,5r = 1,5 - 1,5s

II  2,5 - 2,5r =  0   +  5s

III 0    + 6r   =  3    -  3s

               r =  0,5 - 0,5s

in II eingesetzt:

2,5 - 2,5(0,5 - 0,5s) = 5s

2,5 - 1,25 + 1,25s    = 5s

1,25 = 3,75s

1/3 = s

Meine Gleichungen lauten aber anders als deine Rechnung!?

Die linke Seite der Gleichung ist h, die rechte g

Warum macht der CAS false?

Der CAS macht kein false wenn du ihn richtig bedienst

[1.5, 0, 3] + r·[-1.5, 5, -3] = [1.5, 2.5, 0] + s·[-1.5, -2.5, 6]

--> r = 1/3 ∧ s = 1/3

  Ich wenn Mathelehrer wäre. Ich würde jedem von euch in der Klausur eine Note besser geben, als er verdient - VOPRAUS GESETZT

    1) er nummeriert seine Gleichungen

    2) und vor allem: zitiert sie korrekt.

   Lasst euch das unbedingt mal von eurem Schrat zeigen, nach welcher DIN Norm Gleichungsnummern in Büchern aufgebaut sind - weil Ordnung wird ja bewertet.

    Wie soll ich wissen, was ihr fragt, wenn sich absolut keiner auf die Nummer der Gleichung bezieht?

   Fedel dein erster Kommentar bezieht sich auf Gl. ( 1 ) Ich bin nun mal sehr konservativ; Kommarechnungen sind mir zu Tiefst verdächtig. Zumal sich die Lösungen eines LGS mit ganzzahligen Koeffizienten immer in Bruchform schreiben lassen.

   Ich bediene mich also der guten alten Bruchrechnung. Es gilt die Grundregel, dass alle Vektoren grundsätzlich ===> primitiv ( ganzzahlig gekürzt ) auszudrücken sind.  Das heißt ein ggt wird vor den Vektor gezogen ( in unserem Falle die 3 ) ; und Stammbrüche wie 1/2 sowieso ( Ist Geschmacksache; ich geb's zu. Das hat weiter nix Tuefsinniges. )

   Dein zweiter Kommentar beginnt mit M ( d ) ; das wäre mein ( 3 ) Wieder haben wir beide das selbe.

   Jetzt kommt aber ein ganz entscheidender Punkt ins Spiel. Hat euch euer Lehrer nie gesagt, dass man Richtungsvektoren RENORMIEREN bzw. skalieren darf? Weil z.B. der Richtungsvektor ( 1 | 1 | 1 )  bezeichnet doch im Raum genau die selbe Richtung wie z.B. ( 10 | 10 | 10 )     Richtungsvektoren haben grundsätzlich PRIMITIV zu sein; hier ich schlepp mich doch nicht mit Bruchzahlen, einer endlosen Fehlerquelle.

   Jetzt vergleiche mal den Richtungsvektor von deinem g mit meinem t1 in ( 2b ) Gut; dein Vorzeichen ist entgegen gesetzt - egal. Aber ich bin diese  ganzen gefic kten Brüche los. Zu Mindest bei dieser Aufgabe ist das ein Segen, weil in der Aufgabe ansonsten nur ganze Zahlen vorkommen. 


   Weil du das mit der Renormierung offensichtlich noch nicht drauf hattest, hast du bei h eine weitere Ungeschicklichkeit.  Als Startpunkt nimmst du den ( halbzahligen ) M ( d ) statt des ganzzahligen D mit seinen vielen schönen Nullen. Du weißt doch; in der Matematik, insbesondere Geometrie muss man immer was sehen.

   Aber alles nicht schlimm; deine Gleichungen scheinen nämlich richtig zu sein.

  Aus Silvias ( I ) , entsprechend meiner ( 5a ) folgt schon mal r = s . ( Du bist hoffentlich gut im Lösen von Gleichungen ) Weil das ist nämlich eine ganz einfache Aufgabe - voraus gesetzt du verrechnest dich nicht.

 

  ich seh grad Silvias Kommentar. Mir juckt es jedesmal in den Fingern, wenn sich jemand so anstellt wie die bei einer Gleichung. Bei mir würde es Strafpunkte hageln ohne Ende. Silvias II lautet


     5/2  -  5/2  r  =  5  s    |   :  ggt  =  5        (  II  )


    Diktat für das Regelheft; auch GLEICHUNGEN sind zu KÜRZEN durch ihren GGT .  Und zwar ist kürzen stets WICHTIGER als das zusammen Fassen von Termen.


    1/2  -  1/2  r  =  s   |  *  HN  =  2      (  IIa  )


    Und im nöchsten Schritt bringen wir alles auf den Hauptnenner - kostet das selbe Geld.


       r  +  2  s  =  1    (  IIb  )


    Jetzt denk mal ganz scharf nach.  In ( I ) hatten wir gesagt r = s .  Wenn du diese Erkenntnis in die ( übersichtliche ) Form ( IIb ) einfütterst -  na was könnten dann r und s sein? ( Vgl. mit meinem ( 5ab ) )

  Dann #slvias ( III )
   

     6  r  =  3  -  3  s  |  :  3    (  III  )

     2  r  +  s  =  1    (  IIIb  )


      ( Warum ist ( IIIb ) verträglich mit ( IIb ) ?


   Das Ergebnis muss stimmen. Denn der Schwerpunkt teilt die Strecke C ; M ( c ) von Außen im Verhältnis 2/3 : 1 ; und du gehst ja aus von M ( c )  als Staftpunkt.

   Überleg mal, warum mein Ergebnis auch richtig ist.

   Die Winkelberechnung mach ich nachher auch noch -  ich bin halt viel zu gut für diese schnöde Welt - versprochen. Im Moment passtz grade schlecht.

Ich habe alles raus, lag vermutlich am Rechner oder Tippfehler...danke

  Hattest du jemals mit PC und ihren Betriebssystemen zu tun? Weil Winkel sind nur definiert, wenn du in einen Vektorraum das Modul ===> Skalarprodukt implementierst.

   Es ist schwer zu erklären; ich sage immer " Fieberkurve " Die Abszisse ist geteilt in der Einheit " Tage " und die Ordinate in ° C .   Und?  In welcher Einheit würdest du dann einen Vektor messen, der unter 45 ° verläuf? Äpfel und Birnen lassen sich nicht vergleichen; streng genommen hat es physikalisch keinen Sinn, von einem " Winkel " zu sprechen, unter dem sich zwei Fieberkurven schneiden.

   Ein schönes Beispiel für Skalarprodukt ist die Arbeit, die du in der Physik gegen eine Kraft verrichtest. Du verschiebst einen Massenpunkt gegen den Kraftvektor


             F  :=  (  F_x  |  F_y  |  F_z  )    (  2.1a  )


     ( Die Komponenten bezeichne ich mit Unterstrich. ) Und die Verrückungen seien


        r  :=  (  x  |  y  |  z  )        (  2.1b  )


      Dann ist doch irgendwo klar, dass du die Arbeit A rechnen musst als Kraft X Weg:


          A  :=  x  F_x  +  y  F_y  +  z  F_z  =:  <  r  |  F  >     (  2.2a  )


    Diese spitze Klammer, das " Dirac Bracket " wurde von ===> Paul Andre Marie Dirac eingeführt. Einstein kennt jeder; Dirac hat am Schreibtisch die Antimaterie ausgerechnet, die auch jeder kennt ( WIE spricht man Duirac aus? )

   Also das Dirac Bracket nennt man halt Skalarprodukt ( Du kannst auch gerne ein anderes Symbol für verwenden. )

   Der Witz an der Sache; jeder weiß, dass Arbeit gleich der Kraftkomponente in Wegrichtung ist; eine Verschiebung senkrecht zu einer Kraft bedarf keiner Arbeit ( Da rollen Tonnen schwere Tische ganz von Selber )


    A  =  r  F  cos  (  r  ;  F  )         (  2.2b  )


   ( Stell's dir doch so vor. Du drehst dein Koordinatensystem so, dass die x-Achse genau in Richtung der Verschiebung zeigt und wende ( 2.2a ) an. )

   Die Bestimmung des Winkels zwischen   t1 in  ( 1.2b ) und t2 in ( 1.4b ) läuft also über das Skalarprodukt:


    <  t1  |  t2  >  =   3  *  3  -  10  *  5  -  6  *  12  =  (  -  113  )     (  2.3  )


   Siehst du; jetzt bist du mir dankbar,  dass ich keine Brüche zulasse.

   Hatte ich mir auch noch nie überlegt; siehe Silvias Antwort.  Was meinst du mit dem Schnittwinkel zwischen zwei Geraden? Den spitzen oder den stumpfen? In ( 2.3 ) geht jeden Falls  die relative Orientierung der beiden Richtungsvektoren ein. Nehmen wir also den Betrag und den spitzen Winkel.  Analog ( 2.2b ) musst du aber noch die Beträge berücksichtigen.


       <  t1  |  t2  >  =  |  t1  |  |  t2  |  cos  (  t1  ;  t2  )        (  2.4  )


   Diese Beträge kriegst du ganz einfach über den Pythagoras.


    |  t1  |  ²  =  3  ²  +  10  ²  +  6  ²  ===>  |  t1  |  =  12.04        (  2.5a  )

    |  t2  |  ²  =  3  ²  +  5   ²  +  12  ²  ===>  |  t2  |  =  13.34       (  2.5b  )

   cos  (  t1  ;  t2  )  =  .7036     (  2.5c  )


   Du hast ja den TR; meiner ist schon längst verschrottet. Ich hab nur noch den Solarrechner und Muttis Logtafel. Wer kann von euch überhaupt noch interpolieren?


        7030  =  sin  (  44 °  40  '  )

       7050   =  sin  (  4 °  50  '  ) 

     6 / 20  =  3 / 10  =  x / 10  ===>  x  =  3 

     7036  =  sin  (  44 °  43  '  )  =  cos  (  45  °  17  '  )


    Genau Silvias Ergebnis; hey  wer sagt den, dass der Löwe kein Schmalz frisst?

    Hier ich darf nicht ===> Ly cos sagen. Aber man muss ja zitieren.

   A Propos Pyramide. Auf Ly cos kam eine wirklich anspruchsvolle Aufgabe. Die Flugroute eines Flugzeugs ( Geradengleichung ) ist gegeben ( und die Koordinaten einer Pyramide auch ) Die banale Frage:

   " Stürzt der Flieger in die Pyramide? "

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Ähnliche Fragen

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community