Die Ebene E soll an der Ebene H gespiegelt werden.
Gegeben sind die beiden (echt) parallelen Ebenen
E:2â x1ââ3x2â+x3â=7 und H:2â x1ââ3x2â+x3â=12.
FĂŒr diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Spiegelung einer Ebene an einer Ebene
Die Ebene E wird an der Ebene H gespiegelt.
FĂŒr die rechte Seite der gespiegelten Ebene EâČ in Koordinatenform gilt die Gleichung:
(I)d3â=2â d2ââd1â
Lies d1â aus der Ebenengleichung E ab: d1â=7
Lies d2â aus der Ebenengleichung H ab: d2â=12
Setze d1â=7 und d2â=12 in Gleichung (I) ein:
d3â=2â 12â7=24â7=17
Antwort: Die Gleichung der Spiegelebene EâČ lautet: 2â x1ââ3x2â+x3â=17
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E:2â x1â+4â x2ââ2â x3â=5 und H:3â x1ââx2â+4x3â=8.
Die Gleichung der Schnittgeraden lautet: gSâ:x=â718â0141âââ+râ ââ111ââ
FĂŒr diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Spiegelung einer Ebene an einer Ebene
1. Die Schnittgerade gSâ ist gegeben: gSâ:x=OA+râ u=â718â0141âââ+râ ââ111ââ.
2. Finde einen Punkt P auf der Ebene E. Der Punkt P darf nicht auf der Schnittgeraden gSâ liegen.
E:2â x1â+4â x2ââ2â x3â=5
Setze z. B. x1â=1 und x2â=1 und berechne x3â:
2â 1+4â 1â2â x3â=5âx3â=0,5âP(1âŁ1âŁ0,5)
Liegt P auf gSâ? Setze P in die Geradengleichung ein:
â110,5ââ=â718â0141âââ+râ ââ111âââââ711â173âââ=râ ââ111ââ
Aus der ersten Zeile folgt r=711â und aus der zweiten Zeile folgt r=1. Das ist ein Widerspruch. Somit liegt P nicht auf gSâ.
3. Wird ein Punkt P der Ebene E an der Ebene H gespiegelt, so liegen der Punkt P und der Spiegelpunkt PâČ auf einer Geraden, die senkrecht auf der Ebene H steht. Diese Gerade ist die Lotgerade lLotâ. Sie wird benötigt, um den LotfuĂpunkt F auf der Ebene H zu berechnen.
Erstelle nun eine Lotgerade lLotâ mit dem gefundenen Punkt P(1âŁ1âŁ0,5) als Aufpunkt und dem Normalenvektor nHâ=â3â14ââ der Ebene H: lLotâ:x=â110,5ââ+râ â3â14ââ
4. Schneide die Lotgerade lLotâ mit der Ebene H, um den LotfuĂpunkt F zu erhalten.
3â x1ââx2â+4x3â = 8 â Setze die Lotgerade lLotâ:x=â110,5ââ+râ â3â14ââin H ein.
3â (1+3r)â(1âr)+4â (0,5+4r) = 8 â Löse die Klammern auf.
3+9râ1+r+2+16r = 8 â Fasse zusammen.
4+26r = 8 â4 â Löse nach r auf.
26r = 4 :26 r = 264â â KĂŒrze.
r = 132â Setze r=132â in die Lotgerade lLotâ ein, um den Punkt F zu berechnen.
xFâ=â110,5ââ+(132â)â â3â14ââ=â1+136â1â132â0,5+138âââ=â1319â1311â2629ââââF(1319ââ1311ââ2629â)
5. FĂŒr den Spiegelpunkt PâČ gilt immer die Gleichung OPâČ=OP+2â PF
Berechne zunÀchst den Vektor PF:
PF=OFâOP=â1319â1311â2629âââââ110,5ââ=â1319ââ11311ââ12629ââ0,5ââ=â136ââ132â138âââ
6. Setze dann OP und PF in die Vektorgleichung OPâČ=OP+2â PF ein:
OPâČ=â110,5ââ+2â â136ââ132â138âââ=â1+1312â1â134â0,5+1316âââ=â1325â139â2645âââ
Der Spiegelpunkt hat die Koordinaten PâČ(1325ââ139ââ2645â).
7. Der berechnete Punkt PâČ ist ein Punkt der Spiegelebene EâČ. Erstelle eine Parameterform fĂŒr die Spiegelebene EâČ mit der Schnittgeraden gSâ und einem weiteren Richtungsvektor v=APâČ (A ist der Aufpunkt der Schnittgeraden)
â EâČ:x=OA+râ u+sâ v.
Berechne den zweiten Richtungsvektor:
v=APâČ=OPâČâOA=â1325â139â2645âââââ718â0141âââ=â1325ââ718â139ââ02645ââ141âââ=ââ9159â139â91151âââ=911ââ ââ5963151ââ
Die Spiegelebene EâČ kann dann als Parametergleichung geschrieben werden:
EâČ:x=â718â0141âââ+râ ââ111ââ+sâ ââ5963151ââ
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