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Aufgabe: Prüfen sie, ob die Geraden g und h orthogonal zueinander sind und ob sie sich schneiden.

g: x= (3/0/1) + r* (4/2/-1)         h: x= (3/1/4) + s* (5/-7/5)



Problem/Ansatz: Ich bräuchte hierbei bitte Hilfe, da ich nicht weiß, wie man sowas mit Vektoren berechnet.


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Hallo Svenja,

wenn die Geraden \(g\) und \(h\) orthogonal zu einander verlaufen, dann muss das Skalarprodukt ihrer Richtungsvektoren \(=0\) ergeben.$$\begin{pmatrix}4\\ 2\\ -1\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}5\\ -7\\ 5\end{pmatrix} = 20 - 14 - 5 = 1 \ne 0$$sie sind also nicht senkrecht zu einander.

Wenn \(g\) und \(h\) sich schneiden, so muss folgende Gleichung$$\begin{aligned} g(r) &= h(s) \\ \begin{pmatrix}3\\ 0\\ 1\end{pmatrix} + r \cdot \begin{pmatrix}4\\ 2\\ -1\end{pmatrix} &= \begin{pmatrix}3\\ 1\\ 4\end{pmatrix} + s \cdot \begin{pmatrix}5\\ -7\\ 5\end{pmatrix}, \quad r,s \in \mathbb{R}\end{aligned}$$eine Lösung haben. Dazu berechnet man \(r\) und \(s\) aus zwei der drei Koordinatengleichungen$$\begin{aligned}3 + 4r &= 3 + 5s \\  2r &= 1 - 7s \\ \implies r &= \frac 5{38}, \quad s = \frac 4{38}\end{aligned}$$Setzt Du diese Lösung in die dritte Koordinatengleichung ein$$ 1 - \frac 5{38} \ne 4 + 5 \cdot \frac 4{38}$$so geht dies nicht auf. Die Geraden schneiden sich also nicht. wie auch hier zu sehen ist:

blob.png

(klick auf das Bild)

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Wie man aus diesem Bild ablesen können soll, dass sich die Geraden nicht schneiden, ist mir nicht klar. Im Bild fehlt ja die Tiefendimension.

Im Bild fehlt ja die Tiefendimension.

deshalb steht auch darunter: 'klick auf das Bild!' ;-)

dann öffnet sich die Szene im Geoknecht3d und wenn man die Szene dann etwas mit der Maus rotiert, bekommt man auch die Tiefendimension bzw. -information.

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ob sie sich schneiden

Gleichsetzen.

ob die Geraden g und h orthogonal zueinander sind

Das sind sie, wenn das Skalarprodukt der Richtungsvektoren Null ergibt.

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Prüfung auf Othogonalität:

Skalarprodukt ≠0, also nicht orthogonal.

Prüfung auf gem. Punkt:

Gleichsetzen. Koordinatengleichungen daraus machen

(1) 3+4r=3+5s

(2) 0+2r=1+7s

(3) 1 - r =4+5s

Lösungen aus (1) und (2) in (3) einsetzen. (3) ist nicht erfüllt, also kein gemeinsamer Punkt.

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