geg.: Punkte A ( 1 ∣ − 2 ) A(1|−2)A ( 1∣ − 2 ) , C ( − 1 , 5 ∣ 3 ) C(−1{,}5|3)C ( − 1 , 5∣3 ) , Pfeile A B n → ( φ ) = ( 4 ⋅ sin φ + 3 2 sin φ ) \overrightarrow{AB_n}(\varphi)=\begin{pmatrix} 4\cdot \sin\varphi+3 \\ \dfrac{2}{\sin\varphi} \end{pmatrix}A B n ( φ ) = 4 ⋅ sin φ + 3 sin φ 2
ges.: DreieckA B 1 C AB_1CA B 1 C zum Viereck A B 1 C D 1 AB_1CD_1A B 1 C D 1 ergänzen; Punkte D n ( φ ) D_n(\varphi)D n ( φ ) berechnen
Ansatz und Rechnung:
1. Zeichnung im Koordinatensystem ergänzen:
Abbildung B n B_nB n durch Punktspiegelung an O ( 0 ∣ 0 ) O(0|0)O ( 0∣0 ) auf D n D_nD n .
Ergänze das Dreieck A B 1 C AB_1CA B 1 C zum Viereck A B 1 C D 1 AB_1CD_1A B 1 C D 1 .
Länge O B 1 = OB_1 =O B 1 = Länge O D 1 OD_1O D 1
2. Rechnerischer Nachweis für D n D_nD n : Punkte D n ( φ ) D_n(\varphi)D n ( φ ) berechnen
O B n → ( φ ) = O A → ⊕ A B n → \overrightarrow{OB_n}(\varphi)=\overrightarrow{OA}\oplus\overrightarrow{AB_n}O B n ( φ ) = O A ⊕ A B n
O B n → = ( 1 − 2 ) ⊕ ( 4 ⋅ sin φ + 3 2 sin φ ) = ( 4 ⋅ sin φ + 4 − 2 + 2 sin φ ) φ ∈ ] 0 ∘ ; 18 0 ∘ [ \overrightarrow{OB_n}=\begin{pmatrix} 1\\-2 \end{pmatrix}\oplus \begin{pmatrix} 4
\cdot \sin\varphi +3\\\frac{2}{\sin\varphi} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 4
\cdot \sin\varphi +4\\-2+\frac{2}{\sin\varphi} \end{pmatrix}\quad \varphi\in ]0^\circ;180^\circ[
O B n = ( 1 − 2 ) ⊕ ( 4 ⋅ sin φ + 3 s i n φ 2 ) = ( 4 ⋅ sin φ + 4 − 2 + s i n φ 2 ) φ ∈ ] 0 ∘ ; 18 0 ∘ [
O D n → ( φ ) \overrightarrow{OD_n}(\varphi)O D n ( φ ) ist dann punktgespiegelt an O OO , also − O B n → ( φ ) \color {red}\mathbf{-\overrightarrow{OB_n}(\varphi)}− O B n ( φ )
O D n → ( φ ) = ( − ( 4 ⋅ sin φ + 4 ) − ( − 2 + 2 sin φ ) ) = ( − 4 ⋅ sin φ − 4 ) 2 − 2 sin φ ) ) \overrightarrow{OD_n}(\varphi)=
\begin{pmatrix}-(4\cdot \sin\varphi +4)\\-(-2+\frac{2}{\sin\varphi}) \end{pmatrix}=\begin{pmatrix}-4\cdot \sin\varphi -4)\\2-\frac{2}{\sin\varphi}) \end{pmatrix}
O D n ( φ ) = ( − ( 4 ⋅ sin φ + 4 ) − ( − 2 + s i n φ 2 ) ) = ( − 4 ⋅ sin φ − 4 ) 2 − s i n φ 2 ) )
⇒ D n ( − 4 ⋅ sin φ − 4 ∣ 2 − 2 sin φ ) \mathbf {\Rightarrow D_n(-4\cdot \sin\varphi-4\: |\: 2-\frac{2}{\sin\varphi})}⇒ D n ( − 4 ⋅ sin φ − 4 ∣ 2 − s i n φ 2 )
Check:
O B 1 → = ( 4 ⋅ sin ( 30 ° ) + 4 − 2 + 2 sin ( 30 ° ) ) = ( 4 ⋅ 0 , 5 + 4 − 2 + 2 0 , 5 ) = ( 4 ⋅ 0 , 5 + 4 − 2 + 2 0 , 5 ) = ( 6 2 ) \overrightarrow{OB_1}=\begin{pmatrix} 4
\cdot \sin(30°) +4\\-2+\frac{2}{\sin(30°)} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 4
\cdot 0{,}5 +4\\-2+\frac{2}{0{,}5} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 4
\cdot 0{,}5 +4\\-2+\frac{2}{0{,}5} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 6\\2 \end{pmatrix}O B 1 = ( 4 ⋅ sin ( 30° ) + 4 − 2 + s i n ( 30° ) 2 ) = ( 4 ⋅ 0 , 5 + 4 − 2 + 0 , 5 2 ) = ( 4 ⋅ 0 , 5 + 4 − 2 + 0 , 5 2 ) = ( 6 2 )
O D n → ( φ ) = ( − 4 ⋅ sin ( 30 ° ) − 4 ) 2 − 2 sin ( 30 ° ) ) = ( − 4 ⋅ 0 , 5 − 4 ) 2 − 2 0 , 5 ) ) = ( − 6 − 2 ) \overrightarrow{OD_n}(\varphi)
=\begin{pmatrix}-4\cdot \sin(30°)-4)\\2-\frac{2}{\sin(30°}) \end{pmatrix}=\begin{pmatrix}-4\cdot 0{,}5 -4)\\2-\frac{2}{0{,}5}) \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} -6\\-2 \end{pmatrix}O D n ( φ ) = ( − 4 ⋅ sin ( 30° ) − 4 ) 2 − s i n ( 30° 2 ) ) = ( − 4 ⋅ 0 , 5 − 4 ) 2 − 0 , 5 2 ) ) = ( − 6 − 2 )
siehe Zeichnung!