Da ja B auf der unteren Quaderfläche liegt, müssen auch die Punkte C, A und D als x₃-Koordinate -1 haben, weil sie ja auch auf der unteren Quaderfläche liegen.

Da die Kante BC parallel zur x₁-Achse liegt, muss C auch die gleiche x₂-Koordinate wie B haben. Die x₁-Koordinate muss wegen der gegebenen Tiefe 4 Einheiten Abstand in x₁-Richtung haben, somit gilt C$\left(-1|3|-1\right)$.

Da die Kante BA parallel zur x₂-Achse liegt, muss A auch die gleiche x₁-Koordinate wie B haben. Die x₂-Koordinate muss wegen der gegebenen Breite 4 Einheiten Abstand in x₂-Richtung haben, somit gilt A$\left(3|-1|-1\right)$.

Mit den gleichen Überlegungen kann man sehen, dass D die gleiche x₁-Koordinate wie C und die gleiche x₂-Koordinate wie A haben muss, somit gilt: D$\left(-1|-1|-1\right)$.

Die anderen 4 Punkte F, E, G und H liegen ja genau über B, C, A und D und haben somit jeweils die gleichen x₁- und x₂-Koordinaten und unterscheiden sich nur in der x₃-Koordinate, die eben um 5 Einheiten größer sein muss. Somit gilt: F$\left(3|3|4\right)$, E$\left(3|-1|4\right)$, G$\left(-1|3|4\right)$, H$\left(-1|-1|4\right)$.

B und C unterscheiden sich in der x₁-Koordinate um 5, somit ist die Kantenlänge des Würfels 5.

Da ja B auf der unteren Quaderfläche liegt, müssen auch die Punkte C, A und D als x₃-Koordinate -3 haben, weil sie ja auch auf der unteren Quaderfläche liegen.

Da die Kante BC parallel zur x₁-Achse liegt, muss C auch die gleiche x₂-Koordinate wie B haben. Die x₁-Koordinate muss wegen der gegebenen Tiefe 5 Einheiten Abstand in x₁-Richtung haben, somit gilt C$\left(2|4|-3\right)$.

Da die Kante BA parallel zur x₂-Achse liegt, muss A auch die gleiche x₁-Koordinate wie B haben. Die x₂-Koordinate muss wegen der gegebenen Breite 5 Einheiten Abstand in x₂-Richtung haben, somit gilt A$\left(7|-1|-3\right)$.

Mit den gleichen Überlegungen kann man sehen, dass D die gleiche x₁-Koordinate wie C und die gleiche x₂-Koordinate wie A haben muss, somit gilt: D$\left(2|-1|-3\right)$.

Die anderen 4 Punkte F, E, G und H liegen ja genau über B, C, A und D und haben somit jeweils die gleichen x₁- und x₂-Koordinaten und unterscheiden sich nur in der x₃-Koordinate, die eben um 5 Einheiten größer sein muss. Somit gilt: F$\left(7|4|2\right)$, E$\left(7|-1|2\right)$, G$\left(2|4|2\right)$, H$\left(2|-1|2\right)$.

Wir sehen in der Skizze, dass der Verbindungsvektor von M zu A der gleiche ist wie der von B zu M, also $\overrightarrow{\mathrm{BM}}$ = = $\left(\begin{array}{c}4\\ -1\\ -2\end{array}\right)$. Wir müssen also $\overrightarrow{\mathrm{BM}}$ zum Ortsvektor von M addieren, um den Ortsvektor von A zu erhalten:

Die Koordinaten des gesuchten Punkts sind somit A$\left(1|0|3\right)$.

Im Parallelogramm halbieren sich die Diagonalen (Gegenüberliegende Teildreiecke sind kongruent wegen einer gemeinsamen Seitenlänge und zwei gleichen (Wechsel-)Winkeln). Wir müssen also nur den Mittelpunkt einer Diagonalen berechnen!

Da ja A, B und D auf der unteren Quaderfläche liegen und die Quaderflächen parallel zu den Koordinatenebenen liegen, muss auch der Punkt C als x₃-Koordinate -3 haben, weil C ja auch auf der unteren Quaderfläche liegt.

Da die Kante BC parallel zur x₁-Achse liegt, muss C auch die gleiche x₂-Koordinate wie B haben und da die Kante CD parallel zur x₂-Achse liegt, muss C die gleiche x₁-Koordinate wie D haben. Somit gilt C$\left(-1|3|-3\right)$.

Die anderen 4 Punkte E, F, G und h liegen ja genau über A, B, C und D und haben somit jeweils die gleichen x₁- und x₂-Koordinaten und unterscheiden sich nur in der x₃-Koordinate. Da auch die Deckelfläche des Quaders parallel zur x₁-x₂-Ebnene liegt, müssen alle Punkte dieser Deckelfläche die selbe x₃-Koordinate haben. Und da E als x₃-Koordinate 2 hat, gilt: F$\left(3|3|2\right)$, G$\left(-1|3|2\right)$, H$\left(-1|-1|2\right)$.

Jetzt müssen wir nur noch den Mittelpunkt der Kante BC berechnen:

Den Mittelpunkt zwischen zwei Punkten kann man einfach berechnen, indem man in jede Koordinate den Mittelwert der beiden Werte in der jeweiligen Koordinate setzt: . M_BC$\left(\frac{3+(-1)}{2}\right|\frac{3+3}{2}\left|\frac{-3+(-3)}{2}\right)$ = M$\left(1|3|-3\right)$

Da die Pyramide gerade ist, liegt die Spitze genau über dem Diagonalenschnittpunkt der Grundfläche der Pyramide. Diesen Diagonalenschnittpunkt können wir einfach als Mittelpunkt zweier gegenüberliegenden Punkte der Grundfläche berechen. Dazu brauchen wir aber noch mindestens einen weiteren Punkt der Grundfläche:

Der Punkt C muss natürlich auch als x₃-Koordinate den Wert 1 haben, da ja die Grundfläche parallel zur x₁-x₂-Ebene ist, außerdem muss er die gleiche x₂-Koordinate wie B haben. Da A und B den Abstand 4 haben, muss die x₁-Koordinate von C auch um 4 kleiner sein, somit gilt: C$\left(2|1|1\right)$ .

Jetzt können wir den Mittelpunkt von A und C berechnen:
M. $\left(\frac{6+2}{2}\right|\frac{-3+1}{2}\left|\frac{1+1}{2}\right)$= M$\left(4|-1|1\right)$

Dieser Mittelpunkt M liegt nun am Fuß der Höhe h, die ja 8 Einheiten hoch ist. Somit muss die Spitze S der Pyramide die gleichen x₁- und x₂-Koordinaten wie M haben, allerdings einen um 8 größeren x₃-Wert, also S$\left(4|-1|9\right)$.

Aufgrund der Symmetrie sind alle 4 Kanten der Pyramide gleich lang. Wenn wir das Dreieck AMS anschauen, erkennen wir, dass es in M einen rechten Winkel hat und wir somit den Satz des Pythagoras anwenden können: $\stackrel{—}{\mathrm{AS}}$² = $\stackrel{—}{\mathrm{AM}}$² + $\stackrel{—}{\mathrm{MS}}$²

Wir brauchen also noch die Strecke AM, diese ist aber ja gerade die Hälfte der Strecke AC

Jetzt können wir die Strecke AM = $\frac{1}{2}$AC in die Pythagoras-Gleichung einsetzen:

$\stackrel{—}{\mathrm{AS}}$² = $\stackrel{—}{\mathrm{AM}}$² + $\stackrel{—}{\mathrm{MS}}$²
= ${\left(\frac{1}{2}\sqrt{32}\right)}^2+8^2$
= $8+64$
= $72$

Somit gilt für die gesuchte Kantenlänge: $\stackrel{—}{\mathrm{AS}}$ = $\sqrt{\mathrm{72}}$ ≈ 8.49

Da die Pyramide gerade ist, liegt die Spitze genau über dem Diagonalenschnittpunkt der Grundfläche der Pyramide. Diesen Diagonalenschnittpunkt können wir einfach als Mittelpunkt zweier gegenüberliegenden Punkte der Grundfläche berechnen. Dazu brauchen wir aber noch mindestens einen weiteren Punkt der Grundfläche:

Der Punkt A muss natürlich auch als x₃-Koordinate den Wert -3 haben, da ja die Grundfläche parallel zur x₁-x₂-Ebene ist, außerdem muss er die gleiche x₂-Koordinate wie D haben. Da C und D den Abstand 6 haben, muss die x₁-Koordinate von A auch um 6 größer sein, somit gilt: A$\left(7|2|-3\right)$ .

Jetzt können wir den Mittelpunkt von C und A berechnen:
M. $\left(\frac{1+7}{2}\right|\frac{8+2}{2}\left|\frac{-3+(-3)}{2}\right)$= M$\left(4|5|-3\right)$

Dieser Mittelpunkt M liegt nun am Fuß der Höhe h. Deren Länge kennen wir zwar noch nicht, aber wir können sie über das gegebene Volumen berechnen:

Für das Volumen einer Pyramide gilt: V = $\frac{1}{3}$ ⋅ G ⋅ h

Und weil die Grundfläche G ein Quadrat mit Seitenlänge 6 ist, gilt:
$72$ = $\frac{1}{3}$ ⋅ 6² ⋅ h
$72$ = $12$ ⋅ h |: $12$
6 = h
Die Höhe der Pyramide ist also h = 6

Die Spitze S der Pyramide muss also die gleichen x₁- und x₂-Koordinaten wie M haben, allerdings einen um 6 größeren x₃-Wert,
also S$\left(4|5|3\right)$.

Die x₁-x₃-Ebene hat ja den Normalenvektor $\overrightarrow{n}$ = $\left(\begin{array}{c}0\\ 1\\ 0\end{array}\right)$. Und da eine Spiegelung immer orthogonal zur Ebene ausgeführt wird, muss also der Verbindungsvektor zwischen P und seinem Bildpunkt P' auch ein Vielfaches von $\overrightarrow{n}$ = $\left(\begin{array}{c}0\\ 1\\ 0\end{array}\right)$ sein. Das heißt aber, dass sich die beiden Punkte in der x₃-Koordinate und x₁-Koordinate nicht unterscheiden, also P'$\left(3|\mathrm{a}|3\right)$.

Beide Punkte müssen ja aber den gleichen Abstand von der x₁-x₃-Ebene (x₂=0) haben, also muss die x₂-Koordinate von P' direkt "gegenüber" von der von P sein. Somit gilt für den gespiegelten Bildpunkt P'$\left(3|-4|3\right)$.

Wenn die beiden Punkte in der x₁-x₂-Ebene liegen, muss die x₃-Koordinate jeweils = 0 sein, das heißt beim ersten Punkt A kann man alles außer der x₃-Koordinate frei wählen, z.B. A$\left(5|4|0\right)$.

Da die Strecke AB parallel zur x₁-Achse sein muss, sollte auch noch die x₂-Koordinate bei A und B gleich sein, also gilt: B$\left(\mathrm{c}|4|0\right)$

Um auf den Abstand 1 zwischen A und B zu kommen, müssen sich nun also die x₁-Koordinaten bei A und B um 1 unterscheiden. Also wäre beispielweise B$\left(6|4|0\right)$ ein möglicher Punkt.

Wenn die beiden Punkte auf der x₁-Achse liegen, müssen die x₂-Koordinate und die x₃-Koordinate jeweils = 0 sein, das heißt beim ersten Punkt A kann man nur die x₁-Koordinate frei wählen, z.B. A$\left(-3|0|0\right)$.

Da auch bei B die x₂-Koordinate und die x₃-Koordinate =0 sein müssen, und der Abstand zu A 5 betragen soll, muss eben die x₁-Koordinate um 5 kleiner oder größer als bei A sein. Somit wäre beispielweise B$\left(2|0|0\right)$ ein möglicher Punkt.