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Lagebeziehung Punkt-Gerade (Inzidenz)

In der analytischen Geometrie wird eine Gerade im Raum durch eine Vektorgleichung

g:X→=OA→+r⋅u→

dargestellt.

Dabei ist A der Aufpunkt und u→ der Richtungsvektor der Geraden. Durchläuft der Parameter r alle Zahlen von −∞ bis +∞, so durchläuft der zum Ortsvektor X→ gehörende Punkt X die ganze Gerade.

Unter welchen Bedingungen liegt ein beliebiger Punkt P auf dieser Geraden g?

 Punkt Aauf einer Geraden

Vorgehensweise

Vorgehen

Gegeben sind die Geradengleichung g und ein Punkt P:

g:X→=OA→+r⋅u→

Führe eine Punktprobe durch. Setze für X→ den Vektor OP→ ein:

OP→=OA→+r⋅u→

Du erhältst drei Koordinatengleichungen.

Ist das Gleichungssystem lösbar, dann gibt es einen Parameter r, der alle drei Koordinatengleichungen erfüllt. Der Punkt P liegt auf der Geraden g.

Ist das Gleichungssystem unlösbar, dann liegt der Punkt P nicht auf der Geraden g.

Anmerkung: Die obigen Ausführungen gelten entsprechend auch im ℝ2.

Beispiel P∈g (der Punkt liegt auf der Geraden)

Gegeben sind die Gerade g:X→=(22−3)+r⋅(121)und der Punkt P(−1|−4|−6). Liegt der Punkt P auf der Geraden g?

Führe eine Punktprobe durch. Setze für X→ den Vektor OP→ ein:

(−1−4−6)=(22−3)+r⋅(121)⇒(−3−6−3)=r⋅(121)

Du hast ein Gleichungssystem mit drei Gleichungen und einer Unbekannten erhalten.

(I)−3=r

(II)−6=2r⇒r=−3

(III)−3=r

Damit hat das Gleichungssystem die Lösung r=−3.

⇒ P∈g

Beispiel P∉g (der Punkt liegt nicht auf der Geraden)

Gegeben sind die Gerade g:X→=(23−3)+r⋅(122)und der Punkt P(4|7|2). Liegt der Punkt P auf der Geraden g?

Führe eine Punktprobe durch. Setze für X→ den Vektor OP→ ein:

(472)=(23−3)+r⋅(122)⇒(245)=r⋅(122)

Du hast ein Gleichungssystem mit drei Gleichungen und einer Unbekannten erhalten.

(I)2=r

(II)4=2r⇒r=2

(III)5=2r⇒r=2,5

Damit hat das Gleichungssystem keine Lösung, da die Parameterwerte nicht alle den gleichen Wert r=2 haben.

⇒ P∉g

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