Gegeben sind der Punkt P(5∣−5∣6) und die Ebene
E: 2x1−2x2+x3=8.
Gesucht ist der Abstand des Punktes P von der Ebene E.
Gib auch den Lotfußpunkt an.
Hinweis: Verwende bei der Lösung dieser Aufgabe das Lotfußpunktverfahren.
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Lotfußpunkt
1. Erstelle die Gleichung der Lotgeraden h.
Der Normalenvektor der Ebene n=2−21ist der Richtungsvektor und der Punkt P ist der Aufpunkt der Geraden h. (Der Vektor OP heißt auch Stützvektor der Geraden.)
Lotgerade h:OX=5−56+r⋅2−21
2. Berechne den Schnittpunkt F zwischen der Geraden h und der Ebene E:
h∩H
8 | = | 2⋅(5+2r)−2⋅(−5−2r)+1⋅(6+r) | |
↓ | Klammern auflösen | ||
8 | = | 10+4r+10+4r+6+r | |
↓ | Terme zusammenfassen | ||
8 | = | 9r+26 | −26 |
−18 | = | 9r | :9 |
r | = | −2 |
Setze r=−2 in die Geradengleichung h ein, um den Lotfußpunkt zu berechnen:
OXF=5−56+(−2)⋅2−21=5−4−5+46−2=1−14
Der Lotfußpunkt F hat die Koordinaten: F(1∣−1∣4).
3. Berechne den Vektor PF=OF−OP=1−14−5−56=−44−2
4. Berechne den gesuchten Abstand d(P,F) als Länge des Lotvektors ∣PF∣:
d(P,F)=∣PF∣=(−4)2+42+(−2)2=16+16+4=36=6
Antwort: Der Punkt P hat von der Ebene E den Abstand 6LE und der Lotfußpunkt F hat die Koordinaten F(1∣−1∣4).
Erstelle die Gleichung einer Geraden h, die senkrecht zur Ebene E steht und durch den Punkt P verläuft. Dabei ist der Normalenvektor n der Ebene gleich dem Richtungsvektor der Geraden h und der Punkt P liefert den Aufpunkt (Stützvektor) der Geraden h. Der Schnittpunkt von g und E ergibt den Lotfußpunkt F.