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Die Abbildung 1 zeigt modellhaft eine Mehrzweckhalle, die auf einer horizontalen Fläche steht und die Form eines geraden Prismas hat.

Die Punkte A1(0|0|0), A2(20|0|0), A3 und A4(0|10|0) stellen im Modell die Eckpunkte der Grundfläche der Mehrzweckhalle dar, die Punkte B1, B2, B3 und B4 die Eckpunkte der Dachfläche. Diejenige Seitenwand, die im Modell in der x1x3− Ebene liegt, ist 6 m hoch, die ihr gegenüberliegende Wand nur 4 m.

Eine Längeneinheit im Koordinatensystem entspricht 1 m, d.h. die Mehrzweckhalle ist 20 m lang.

a) Geben Sie die Koordinaten der Punkte B2, B3 und B4 an und bestätigen Sie, dass diese Punkte in der Ebene E:x2+5x3−30=0 liegen.

b) Berechnen Sie die Größe des Neigungswinkels der Dachfläche gegenüber der Horizontalen.

c) Der Punkt T(7|10|0) liegt auf der Kante [A3A4]. Untersuchen Sie rechnerisch, ob es Punkte auf der Kante [B3B4] gibt, für die gilt: Die Verbindungs-strecken des Punktes zu den Punkten B1 und T stehen aufeinander senkrecht. Geben Sie gegebenenfalls die Koordinaten dieser Punkte an.

Der Punkt L, der vertikal über dem Mittelpunkt der Kante [A1A2] liegt, veranschaulicht im Modell die Position einer Flutlichtanlage, die 12 m über der Grundfläche angebracht ist. Die als punktförmig angenommene Lichtquelle beleuchtet – mit Ausnahme des Schattenbereichs in der Nähe der Hallenwände – das gesamte Gelände um die Halle.

d) Die Punkte L, B2 und B3 legen eine Ebene F fest. Ermitteln Sie eine Gleichung von F in Normalenform.

(zur Kontrolle : F:3x1+x2+5x3−90=0)

e) Die Ebene F schneidet die x1x2-Ebene in der Gerade g. Bestimmen Sie eine Gleichung von g.

(zur Kontrolle: g:X→=(3000)+λ⋅(1−30),λ∈ℝ)

f) Die Abbildung 2 zeigt den Grundriss des Hallenmodells in der x1x2-Ebene. Stellen Sie unter Verwendung der bisherigen Ergebnisse den Schattenbereich der Flutlichtanlage in der Abbildung exakt dar.

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