Aufgabenbeispiele von Ebenen zeichnen
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Koordinatenebene zeichnen
Beispiel:
Zeichne eine Darstellung der gegebenen Ebene in das nebenstehende Koordinatensystem
Hinweis: Du kannst Punkte setzen indem du auf die Koordinatenachsen klickst. Deine Punkte werden automatisch zu einer Geraden ergänzt.
Um eine Ebene zu zeichnen, sollten zuerst die Spurpunkte bestimmt werden. Dazu setzen wir einfach allgemeine Punkte der Koordinatenachsen S1(x|0|0), S2(0|y|0)und ,S3(0|0|z) in die Koordinatengleichung ein.
S1:
=> x==3, also S1(3|0|0)S2: => y==3, also S2(0|3|0)
S3: => z==4, also S3(0|0|4)
Man zeichnet nun die drei Spurpunkte ein und verbindet diese durch gerade Strecken. Das entstehende Dreieck visualisiert die gesuchte Ebene.
Ebenengleichung einer gezeichneten Ebene
Beispiel:
Bestimme eine Koordinatengleichung der abgebildeten Ebene E.
Aus der Zeichung kann man die drei Spurpunkte S1, S2 und S3 ablesen.
Wir setzen nun einfach die Spurpunkte in die allgemeine Koordinatengleichung ax1 + bx2 + cx3 = d ein (Punktprobe).
S1: a⋅2 + 0 + 0 = d => a =
S2: 0 + b⋅3 + 0 = d => b =
S3: 0 + 0 + c⋅3 = d => c =
Wir wählen als d das kleinste gemeinsame Vielfache der Nenner, also d= 6, so dass alle Koeffizienten ganzzahlig werden:
a = 3, b = 2, c = 2 .
Die Koordinatenebene lautet also: .
(Man hätte für d auch einen anderen Wert nehmen können, dann wäre eben auf beiden Seiten der Ebenengleichung ein Vielfaches der jetzigen Version gestanden. Die Gleichungen wären aber äquivalent, die Ebenen also gleich)
bestimmte parallele Ebene finden
Beispiel:
Eine Ebene F ist echt parallel zur Ebene E: (also nicht identisch).
Der Abstand zwischen zwei Spurpunkten der Ebene F ist 27-mal so groß wie der Abstand zwischen zwei Spurpunkten der Ebene E.
Bestimme eine mögliche Koordinatengleichung von F.
An der Skizze kann man gut erkennen, dass die beiden Verbindungen von zwei Spurpunkten bei parallelen Ebenen wieder parallel sind. Somit sind auch die Winkel
in den drei Seitenflächen der Pyramiden gleich und damit die drei Seitenflächen ähnlich. Das heißt die eine Pyramide kann durch eine zentrische Streckung der anderen Pyramide
erzeugt werden.
Damit sind auch die (aus den Spurpunkten bestehenden) Grundflächen zueinander ähnlich.
Wenn sich der Abstand zwischen zwei Spurpunkten um den Faktor 27 ändert, muss sich also auch der Abstand eines Spurpunkts vom Ursprung und den Faktor 27 ändern.
Wir berechnen nun exemplarisch den Spurpunkt S1 der Ebene E:
4⋅ x1 + 0 + 0 = 12 ergibt
x1=
Der entsprechende x1-Wert des Spurpunkts S1 von F müsste jetzt ja um den Faktor 27 verändert werden.
Da aber die E und F parallel sind, übernimmt man bei F am besten den Normalenvektor und damit die Koeffizienten auf der linken Seite von der Ebene E.
Für den x1-Wert des Spurpunkts S1 von F heißt das, dass der Nenner gleich bleibt und der Zähler um den Faktor 27 verändert werden muss - also das Absolutglied auf der rechten Seite der Ebenengleichung (hier die 12).
Somit ergibt sich als Ebenengleichung für F: