Aufgabenbeispiele von Ebenen bestimmen
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Ebene aus Normalenvektor und Pkt
Beispiel:
Bestimme eine Koordinatengleichung der Ebene E, die den Normalenvektor hat und den Punkt P enthält.
Da E den Normalenvektor = besitzt, hat sie die Form E: .
Da der Punkt P auf der gesuchten Ebene liegen soll, können wir diesen einfach einsetzen, um das d zu bestimmen.
Die gesuchte Ebene hat somit die Gleichung E: .
parallele Ebene durch Punkt
Beispiel:
Bestimme eine Koordinatengleichung der Ebene F, die parallel zur Ebene E: ist und die den Punkt P enthält.
Jede zu E parallele Ebene hat den gleichen Normalenvektor = und damit die Form E: .
Da der Punkt P auf der gesuchten Ebene liegen soll, können wir diesen einfach einsetzen, um das d zu bestimmen.
Die gesuchte Ebene hat somit die Gleichung F: .
Punktprobe in Ebene mit Parameter
Beispiel:
Für welches a liegt der Punkt P auf der Ebene E: ?
Wir setzen einfach mal den Punkt P in E ein:
|
1a = -2 | :1
a = -2
Ebene aus orth. Geraden durch Punkt
Beispiel:
Bestimme eine Koordinatengleichung der Ebene E, die orthogonal zur Geraden g: ist und die den Punkt P enthält.

Wenn E orthogonal zur Geraden g ist, so kann man den Richtungsverktor von g als Normalenvektor = der gesuchten Ebene verwenden. Dadurch ergibt sich für die Koordinatengleichung der Ebene E: .
Da der Punkt P auf der gesuchten Ebene liegen soll, können wir diesen einfach einsetzen, um das d zu bestimmen.
Die gesuchte Ebene hat somit die Gleichung F: .
spezielle Ebenen
Beispiel:
Welche besondere Lage hat die Ebene E: ?
Der Normalenvektor der Ebene ist =, er steht also senkrecht auf der x1-x2-Ebene. Also muss die Ebene parallel zur x1-x2-Ebene sein.
Eine Punktprobe mit dem Ursprung O(0|0|0) zeigt, dass dieser auf der Ebene liegt. Also ist die Ebene die x1-x2-Ebene.
spezielle Ebenen aufstellen
Beispiel:
Bestimme die Koordinatengleichung einer Ebene, die parallel zur x1-Achse ist und den Punkt beinhaltet.
Da die gesuchte Ebende parallel zur x1-Achse sein muss, darf sie keinen Spurpunkt mit der x1-Achse haben, das heißt, wenn man 0 für x2 und x3 einsetzt, muss a=0 sein, damit die ganze linke Seite immer 0 ist; und die Gleichung so zu einem Widerspruch 0=d führt.
(ansonsten könnte man ja zu umformen und würde einen Spurpunkt mit der x1-Achse erhalten)
Der Koeffizient a vor x1 muss also 0 sein. Die Gleichung der Ebene lautet dann
b⋅x2 + c⋅x3=d.
Punkt P
b⋅2 + c⋅2=d
b=1;c=1 und d=4 ist eine (von unendlich vielen) Möglichkeiten für diese Gleichung.
x2 + x3=4 ist also eine zur x1-Achse parallele Ebene,
in der auch der Punkt P
spezielle Ebene in Parameterform
Beispiel:
Welche besondere Lage hat die Ebene E:

1. Weg:
Man kann erkennen, dass - egal was man für r und s einsetzt - der x3-Wert immer 8 bleibt. Man kann die Ebene also
auch in der Form als x3 = 8 als Koordinatenebene darstellen. (Damit ist dann der Normalenvektor
E ist also parallel zur x1-x2-Ebene.
2. Weg:
Da beide Spannvektoren an der x3-Stelle den Wert 0 haben, kann man leicht den Normalenvektor
E ist also parallel zur x1-x2-Ebene.
Parameter bestimmen, dass g in E liegt
Beispiel:
Bestimme a und b so, dass die Gerade g:

Wenn die Gerade g in E liegen soll, muss auch der Normalenvektor von E orthogonal zum Richtungsvektor von g sein, also muss gelten:
-3a = -6 | :(-3)
a = 2
Für a = 2 ist also g parallel zu E oder liegt in E.
E hat dann also die Koordinatengleichung E:
Wenn g in E liegen soll, muss ja jeder Punkt von g in E liegen, also auch der Aufpunkt
Wir müssen also nur den Aufpunkt
Mit b = 12 ergibt sich somit als Koordinatengleichung für E:
Parameter für Lage von 2 Ebenen bestimmen
Beispiel:
Gegeben sind die Ebenen E:

Wenn die beiden Ebenen parallel oder identisch sein sollen, müssen ihre Normalenvektoren vielfache (oder gleich) sein. Es muss also gelten:
Man erkent nun gleich, dass dies nur für t = 2 möglich ist.
Daraus ergibt sich aber in der 2. Zeile: a = 2 ⋅ 2 = 4.
Für a = 4 sind die Ebenen also parallel oder sogar identisch, für F gilt also
F:
Wenn man nun die Gleichung der Ebene E mit t = 2 durchmultipliziert, so erhält man
E:
Punkt auf Ebene finden
Beispiel:
Finde einen beliebigen Punkt mit ganzzahligen Koordinaten auf der gegebenen Ebene E:
Es gibt sehr viele Wege, einen der unendlichen vielen Punkte einer Ebene zu finden. Der einfachste ist dabei wahrscheinlich, indem man
die Spurpunkte bestimmt.
Dazu setzen wir einfach allgemeine Punkte der Koordinatenachsen S1(x|0|0), S2(0|y|0)und ,S3(0|0|z)
in die Koordinatengleichung
S1:
S2:
S3:
Wir können also z.B. den Spurpunkt S1 als Punkt auf der Ebene E wählen, also z.B. den Punkt S1(-6|0|0).
