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Aufgabe:

Ein Fotograf möchte die Spitze eines Turmes ablichten (s. Abbildung, nicht maßstabsgetreu).

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Die untere quadratische Säule hat eine Grundkante von \( 5 \mathrm{~m} \) und eine Höhe von \( 15 \mathrm{~m} \); die Spitze befindet sich \( 5 \mathrm{~m} \) über der Mitte des Dachbodens. Die Kamera hält der Fotograf in einer Höhe von \( 1,70 \mathrm{~m} \). Wie weit muss er die Kamera mindestens von der Mitte der rechten Seitenwand entfernen, um die Turmspitze fotografieren zu können?


Problem/Ansatz:

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Als man noch mit Kameras fotographierte und nicht mit Elektronik, war eigentlich allen klar, dass ein Objektiv eine Brennweite hat.

3 Antworten

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kann diese aber ab dem Punkt, an dem das Gleichungssystem aufgestellt wird, nicht mehr nachvollziehen.


Die Kamera bewegt sich entlang der roten Geraden in einer Höhe von 1,7 Einheiten vom Turm weg.

Die Gleichung dieser Gerade ist

\( \vec{x}=\begin{pmatrix}2,5\\5\\1,7 \end{pmatrix} +s\begin{pmatrix}0\\1\\0 \end{pmatrix}\).

Die Kamera muss nur so weit bewegt werden, bis sie auf die orange eingezeichnete Gerade

\( \vec{x}=\begin{pmatrix}2,5\\2,5\\20 \end{pmatrix} +t\begin{pmatrix}0\\2,5\\-5 \end{pmatrix}\) trifft.

Der Schnittpunkt beider Geraden erfüllt mit seinen Koordinaten beide Gleichungen.

x-Koordinate: 2,5+0s = 2,5 + 0t

y-Koordinate: 5+s = 2,5 + 2,5t

z-Koordinate: 1,7 + 0s = 20-5t.

Aus der letzten Gleichung kannst du t ausrechnen und damit in der zweite Gleichung s bestimmen. (Die erste Gleichung gilt immer.)

Setzt du nun das erhaltene t=3,66 in die Gleichung der orangen Geraden ein, erhältst du einen Punkt S. Setzt du s = 6,55 in die rote Gerade ein, bekommst du den gleichen Punkt S aus der Lösung.

Der Fotograf muss also die rot eingezeichnete Strecke von der Wand bis zu diesem Punkt S zurücklegen.

Da er den Weg in dem Punkt der Geraden \(\vec{x}=\begin{pmatrix}2,5\\5\\1,7 \end{pmatrix} +s\begin{pmatrix}0\\1\\0 \end{pmatrix}\) mit dem Parameterwert 0 beginnt und in dem Punkt mit dem Parameterwert 3,66 beendet, legt er eine Strecke zuück, die 3,66 mal so lang ist wie der Betrag des dabei verwendeten Richtungsvektors.

Avatar von 54 k 🚀

Vielen Dank für deine Antwort! Habe das ganze jetzt viel besser verstanden.

Deine Antwort wird natürlich als hilfreich markiert.

Ich wünsche dir einen angenehmen Dienstag.

PS: Ganz am Ende haben sich bei dir zwei kleine Fehler eingeschlichen, der Parameter s entspricht 6,65 (oben hast du 6,55 geschrieben). Also ist die Strecke 6,65 mal so lang wie der Betrag des verwendeten Richtungsvektors und nicht 3,66 mal wie der Parameter t. Falls sich das im Nachhinein noch weitere Leute ansehen, könnte das zu Verwirrung führen.

Wie kommen sie auf den Richtungsvektor in der zweiten Gleichung von ihnen ?

Mit freundlichen Grüßen

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Wo liegt dein Problem. Das kannst du bereits mit dem Strahlensatz bzw. Ähnlichkeit von Dreiecken berechnen.

x/(15 - 1.7) = 2.5/5 --> x = 6.65

Hier eine Skizze, die du entsprechend dem Strahlensatz erweitern könntest.

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Avatar von 479 k 🚀
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Die Strahlensätze sagen: 2,5 / 5 = (2,5 + d) / 18,3

Die Lösung dieser Gleichung ist d = 6,65 m

Avatar von 44 k

Danke erst einmal für die zahlreichen Antworten.

In diesem Fall soll die Lösung aber nicht mittels Strahlensätzen, sondern über Vektorrechnung ermittelt haben. Ich habe bereits eine Lösung im Netz gefunden, kann diese aber ab dem Punkt, an dem das Gleichungssystem aufgestellt wird, nicht mehr nachvollziehen. Würde mich freuen, wenn mir jemand anhand der angehängten Lösung erklärt, wie diese zu verstehen ist.


Grüße



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Da leistet sich ein Lehrer doch tatsächlich eine Mikroaggression, wenn man eine richtige Lösung abgibt aber einen anderen Lösungsweg wählt als er sich vorgestellt hat, aber nicht in der Aufgabenstellung verlangt wird? Sehr seltsam.

Die Aufgabe ist im Themenbereich Vektorrechnung / Gegenseitige Lage von Geraden abgelegt worden, wie im Titel beschrieben.


Eine Lösung mittels Strahlensätzen ist natürlich ebenfalls richtig, war aber wie in der Lösung ersichtlich nicht gefragt.


Wünsche dir einen angenehmen Tag!

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