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Aufgabe:


Berechne den Abstand des Punktes P von der Ebene E


E: x * (4,0,2) = (-3,4,0) * (2,3,17)


Punkt P (0,0,5)


Problem/Ansatz:

Mich verwirrt, dass der Stützvektor auf der anderen Seite steht, wie kann ich so die Ebene umrechnen?

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Man kann aus

        x * (4,0,2) = (-3,4,0) * (2,3,17)

keinen Stützvektor ablesen. Der Vektor (4,0,2) ist ein Normalenvektor der Ebene, das heißt ein Vektor, der senkrecht zur Ebene steht.

Zunächst wird dafür gesorgt, dass auf einer Seite 0 steht. Das ergibt

       \(x\cdot\begin{pmatrix}4\\0\\2\end{pmatrix}-\begin{pmatrix}-3\\4\\0\end{pmatrix}\cdot\begin{pmatrix}2\\3\\17\end{pmatrix} = 0\)

Nun wird durch den Betrag des Normalenvektors geteilt. Der Normalenvektor hat den Betrag

      \(\sqrt{4^2 + 0^2 + 2^2} = 2\cdot\sqrt{5}\).

Das ergibt

        \(\frac{1}{2\sqrt{5}}\cdot\left(x\cdot\begin{pmatrix}4\\0\\2\end{pmatrix}-\begin{pmatrix}-3\\4\\0\end{pmatrix}\cdot\begin{pmatrix}2\\3\\17\end{pmatrix}\right)=0\).

Jetzt hast du eine Formel für den Abstand \(d\) eines Punktes zur Ebene E:

\(d(x) = \left|\frac{1}{2\sqrt{5}}\cdot\left(x\cdot\begin{pmatrix}4\\0\\2\end{pmatrix}-\begin{pmatrix}-3\\4\\0\end{pmatrix}\cdot\begin{pmatrix}2\\3\\17\end{pmatrix}\right)\right|\).

Setze den Ortsvektor von P für \(x\) ein und erkundige dich über die Hessesche Normalenform.

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E: x * (4,0,2) = (-3,4,0) * (2,3,17)

Diese Ebenenform ist ungewöhnlich. Wie kommst du darauf das der Stützvektor auf der anderen Seite steht? Du kannst sie aber ausmultiplizieren und zur Koordinatenform machen

E: 4x + 2z = 6

Diese Form können wir jetzt in die Abstandsformel zur Ebene bringen

d = (4·x + 2·z - 6)/√(4^2 + 2^2)

Nun hier den Punkt einsetzen und ausrechnen

d = (4·0 + 2·5 - 6)/√(4^2 + 2^2) = 2/5·√5 = 0.8944

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