Vektorrechnung im Raum R3


Lernpfad erstellt und betreut von:

Brunner Sonja

E-mail: sonja.brunner@inode.at
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Übersicht:       
Hilfe
1. Kurze Wiederholung
2. Grundformen der Vektorrechnung in der Ebene
3. Lagebeziehungen im Raum
4. Lernziele

Grundformen der Vektorrechnung in der Ebene
 
2.1  ALLGEMEINE FORM
■   für die Geradengleichung

y = kx + d

Die x und y Werte stammen von einem bliebigen Punkt der Gerade g, k ist die Steigung und d der Abstand vom Koordinatenursprung auf der y-Achse nach oben.
grafisch kann man sich das so vorstellen:


■   der Ebene

ε : a * x + b * y + c * z = d



 
2.2 PARAMETERFORM
■   für die Geradengleichung

R und S sind zwei beliebige Punkte in der Ebene.
Setzt man in der Gleichung X = R + µ * RS für µ verschiedene Zahlen ein, so erhält man für X immer einen Punkt auf der Geraden durch R und S. Man kann aber auch zu jedem Punkt auf der Geraden eine entsprechende Zahl µ finden. µ wird als Parameter bezeichnet.

Daraus folgt, dass die Parameterform der Gerade wie folgt lautet:

Manchmal ist allerdings von einer Gerade g ein Punkt R und ein Richtungsvektor a gegeben, so lautet die Gleichung der Geraden in Parameterform:



Kleine Übung zu Geraden Hinweis: Klicke auf Arbeitsblatt :-)

■   der Ebene

Eine Ebene wird durch einen Punkt und zwei Richtungsvektoren und bestimmt. Daher enthält die Gleichung der Ebene zwei Parameter . In diesem Fall α und β.


Hilfe für das Verständnis !


 
2.3  NORMALVEKTORFORM

■   für die Geradengleichung

Es sei eine Gerade g, ein Punkt R und ein Normalvektor n gegeben. Der Vektor n steht normal auf alle Richtungsvektoren RX (X ist ein beliebiger Punkt auf der Geraden) diesern Gerade g. Ihr Skalarprodukt ist daher 0.
       ® n*RX = 0
       ® n*(X - R) = 0
       ® n*X - n*R = 0


Die Gleichung der Geraden in Normalvektorform lautet daher:

g: n * X = n * R

Ein Beispiel zur Veranschaulichung:

Durch Ausmultiplizieren erhält man die Normalform der Geradengleichung: 2x - y = 5

Die Koordinaten des Normalvektors sind also die Koeffizienten von x und y in der Normalform!
Eine Gerade im Raum kann man nicht in der Normalvektorform darstellen, weil es im Raum keinen eindeutigen Normalvektor gibt.


■   der Ebene

Für die Normalvektorform der Ebene braucht man einen Punkt der Ebene, sowie einen Normalvektor n. Die Gleichung erhält man dann analog zur Geradengleichung.

e : n * X = n * R

Ein Beispiel zur Veranschaulichung:

Durch Ausmultiplizieren erhält man die Normalform der Geradengleichung: 3x + 2y - z = 4

 
2.4 DIE HESSE´SCHE NORMALFORM

Wird der Normalvektor in der Normalvektorform durch einen Einheitsvektor ersetzt, so gelangt man zu HESSE´schen Normalform


Anwendung

Für Interessierte :-)

 
2.5 UMWANDLUNGSOPERATIONEN

Hier werden Ihnen die einzelnen Umwandlungen erklärt

 
2.6 ÜBUNGEN
http://nibis.ni.schule.de/~lbs-gym/Vektorpdf/Normalenform.pdf

Übe die Beispiele gewissenhaft! (:
 
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