Digitale Werkzeuge in der Schule/Unterwegs in 3-D – Punkte, Vektoren, Geraden und Ebenen im Raum/Abstände von Objekten im Raum: Unterschied zwischen den Versionen
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Ebene in Koordinatenform: <math>E:2x_1+6x_2-4x_3= | Ebene in Koordinatenform: <math>E:2x_1+6x_2-4x_3=-32 </math> | ||
Ebene in Normalenform: <math>F:\vec{x}=\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 2 \end{pmatrix}+s*\begin{pmatrix} 6 \\ -2 \\ 3 \end{pmatrix </math> | Ebene in Normalenform: <math>F:\vec{x}=\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 2 \end{pmatrix}+s*\begin{pmatrix} 6 \\ -2 \\ 3 \end{pmatrix </math> | ||
Die x_1,x_2 Ebene:<math>G: \vec{x}=\begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}+t*\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}+s*\begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix} </math> | Die x_1,x_2 Ebene:<math>G: \vec{x}=\begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}+t*\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}+s*\begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix} </math> | ||
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{{Lösung versteckt|1= | {{Lösung versteckt|1= | ||
#Abstand von <math>E:2x_1+6x_2-4x_3= | #Abstand von <math>E:2x_1+6x_2-4x_3=-32 </math> und <math>P(3|4|-2)</math>: | ||
Dies geht am schnellsten mit der HNF. Wenn du dir dabei noch unsicher bist, schau dir das nächste Kapitel an. | Dies geht am schnellsten mit der HNF. Wenn du dir dabei noch unsicher bist, schau dir das nächste Kapitel an. | ||
## Die Gleichung für die zu <math>E:2x_1+6x_2-4x_3=1 </math> orthogonale Gerade <math>g</math> (also die Lotgerade) durch <math>P(3|4|-2)</math> aufstellen: | ## Die Gleichung für die zu <math>E:2x_1+6x_2-4x_3=1 </math> orthogonale Gerade <math>g</math> (also die Lotgerade) durch <math>P(3|4|-2)</math> aufstellen: | ||
<math> | <math>l:\vec{x}=\vec{p}+t*\vec{n}=\begin{pmatrix} 3 \\ 4 \\ -2 \end{pmatrix}+t*\begin{pmatrix} 2 \\ 6 \\ -4 \end{pmatrix} </math>. | ||
##Den Lotfußpunkt <math>A</math> bestimmen: | |||
<math>E:2(3+2t)+6(4+6t)-4(-2-4t)=32 | |||
\Rightarrow t=-1,25 </math> | |||
<math>t</math> in <math>l</math> einsetzten: <math>l:\vec{x}=\begin{pmatrix} 3 \\ 4 \\ -2 \end{pmatrix}-1,25*\begin{pmatrix} 2 \\ 6 \\ -4 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0,5 \\ -3,5 \\ 3 \end{pmatrix}</math> | |||
Der Lotfußpunkt <math>A</math> ist <math>A(0,5|-3,5|3)</math>. | |||
##Den Abstand zwischen den Punkten <math>P</math> und <math>A</math> bestimmen: | |||
<math>d(P,A)=|\vec{P,A}|=\sqrt((0,5-3)^2+(-3,5-4)^2+(3-(-2))^2)\approx 9,354 </math> | |||
# Den Schnittpunkt <math>L</math> von der Lotgeraden <math>g</math> und der Ebene <math>E</math> bestimmen. <math>L</math> ist der Lotfußpunkt. | # Den Schnittpunkt <math>L</math> von der Lotgeraden <math>g</math> und der Ebene <math>E</math> bestimmen. <math>L</math> ist der Lotfußpunkt. | ||
# Den Abstand zwischen den Punkten <math>P</math> und <math>L</math> bestimmen, indem man den Betrag des Vektors <math>\vec{PL} </math> berechnet. | # Den Abstand zwischen den Punkten <math>P</math> und <math>L</math> bestimmen, indem man den Betrag des Vektors <math>\vec{PL} </math> berechnet. |
Version vom 2. Mai 2021, 12:53 Uhr
Motivation?
- ganz am Anfang, zur Motivation: 3 Situationen, zuordnen lassen, welche Punkt-Ebene, Punkt-Gerade usw. ist (mit Learning App), mit Bild
Abstand eines Punktes von einer Ebene
Das Lotfußpunktverfahren
Weitere Aufgaben:
- stumpf das Verfahren anwenden. Lösungsweg anzeigen lassen und Tipps (Aufgabe zum Wiederholen/Vertiefen/Üben)
- Janne: man hat Ebene und bestimmten Abstand. Jetzt Punkt bestimmen, der diesen Abstand hat (wie Pyramidenaufgabe)
- Janne: Modellierungsaufgabe (zb aus Diagnosetest oder woanders her)
Die Hesse´sche Normalenform
Um den Abstand zwischen einem Punkt und einer Ebene zu bestimmen, gibt es neben dem Lotverfahren auch die Möglichkeit, dies mit der Hesse´schen Normalenform zu berechnen. In diesem Kapitel lernst du, wie du die Normalenform aufstellst und sie zur Abstandsberechnung anwendest.
Falls du noch nicht genug hast, kannst du auch versuchen, die Aufgaben vom Lotfußpunktverfahren mit der Hesse´schen Normalenform zu lösen.
Abstand eines Punktes von einer Geraden
- Aufgaben 2-3 (Idee: auch mal was begründen/ vermuten/ argumentieren lassen)
Wenn es geht, GeoGebra einbauen!!!
Abstand zweier windschiefer Geraden
- Janne: Verfahen in richtige Reihenfolge bringen
- Janne: Merksatz
- Aufgaben 2 (Idee: auch mal was begründen/vermuten/ argumentieren lassen)
Wenn es geht, GeoGebra einbauen!!!
Gemischte Aufgaben
- auf Anfangsaufgabe zurückkommen
- 3 Aufgaben
Wenn es geht, GeoGebra einbauen!!!