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Aufgaben zur Lagebeziehung von Geraden und Ebenen

Lerne mit diesen Übungsaufgaben die Lagebeziehung von Geraden und Ebenen zu untersuchen. Schaffst du sie alle?

  1. 1

    Bestimme jeweils die Schnittmenge von Ebene und Gerade.

    1. E1:  x1+x22x3=3{\mathrm E}_1:\;{\mathrm x}_1+{\mathrm x}_2-2\cdot{\mathrm x}_3=-3   und   g:  X=(349)+r(113)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm X}=\begin{pmatrix}3\\4\\9\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}1\\1\\3\end{pmatrix}

    2. E1:  x1x2+2x3=8{\mathrm E}_1:\;{\mathrm x}_1-{\mathrm x}_2+2\cdot{\mathrm x}_3=-8   und   g:  X=(002)+r(121)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm X}=\begin{pmatrix}0\\0\\2\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}

    3. E1:  x1+x22x3=2{\mathrm E}_1:\;{\mathrm x}_1+{\mathrm x}_2-2\cdot{\mathrm x}_3=2   und   g:  X=(132)+r(423)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm X}=\begin{pmatrix}1\\3\\2\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}4\\2\\3\end{pmatrix}

    4. E1:  x1+x22x3=0{\mathrm E}_1:\;{\mathrm x}_1+{\mathrm x}_2-2\cdot{\mathrm x}_3=0   und   g:  X=(132)+r(423)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm X}=\begin{pmatrix}1\\3\\2\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}4\\2\\3\end{pmatrix}

    5. E:  (131)[x(110)]=0\mathrm E:\;\begin{pmatrix}1\\3\\-1\end{pmatrix}\circ\left[\overrightarrow{\mathrm x}-\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}\right]=0   und   g:  x=(211)+r(112)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm x}=\begin{pmatrix}2\\1\\1\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}1\\-1\\-2\end{pmatrix}

    6. E:  (113)[x(011)]=0\mathrm E:\;\begin{pmatrix}1\\-1\\-3\end{pmatrix}\circ\left[\overrightarrow{\mathrm x}-\begin{pmatrix}0\\-1\\-1\end{pmatrix}\right]=0   und   g:  x=(311)+r(121)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm x}=\begin{pmatrix}3\\1\\-1\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}1\\-2\\1\end{pmatrix}

    7. E:  (231)[x(101)]=0\mathrm E:\;\begin{pmatrix}2\\-3\\1\end{pmatrix}\circ\left[\overrightarrow{\mathrm x}-\begin{pmatrix}1\\0\\1\end{pmatrix}\right]=0   und   g:  x=(121)+r(212)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm x}=\begin{pmatrix}-1\\2\\1\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}2\\-1\\-2\end{pmatrix}

    8. E:  (121)x3=0\mathrm E:\;\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}\circ\overrightarrow{\mathrm x}-3=0   und   g:  x=(011)+r(321)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm x}=\begin{pmatrix}0\\1\\-1\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}3\\-2\\-1\end{pmatrix}

    9. E:  (311)x+6=0\mathrm E:\;\begin{pmatrix}3\\1\\-1\end{pmatrix}\circ\overrightarrow{\mathrm x}+6=0   und   g:  x=(9420)+r(406)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm x}=\begin{pmatrix}-9\\-4\\20\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}4\\0\\-6\end{pmatrix}

    10. E:  x13x2+2x31=0\mathrm E:\;{\mathrm x}_1-3\cdot{\mathrm x}_2+2\cdot{\mathrm x}_3-1=0   und   g:  x=(211)+r(112)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm x}=\begin{pmatrix}2\\1\\1\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}-1\\1\\2\end{pmatrix}

    11. E:  x1+x2+2x311=0\mathrm E:\;{\mathrm x}_1+{\mathrm x}_2+2\cdot{\mathrm x}_3-11=0   und   g:  x=(132)+r(210)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm x}=\begin{pmatrix}1\\3\\2\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}2\\1\\0\end{pmatrix}

  2. 2

    Gegeben sind im  R3\mathbb{R}^3  die Ebene   E:  x1kx2+2x34=0\mathrm E:\;{\mathrm x}_1-\mathrm k\cdot{\mathrm x}_2+2\cdot{\mathrm x}_3-4=0  mit  k0\mathrm k\neq0  und die Gerade  g:  X=(123)+r(321)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm X}=\begin{pmatrix}1\\2\\3\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}3\\2\\1\end{pmatrix} .

    Bestimme k so, dass g parallel zu E verläuft. Liegt dann die Gerade g in der Ebene E?

  3. 3

    Gegeben sind im  R3\mathbb{R}^3  die Ebene  E:  x13x2+2x3a=0\mathrm E:\;{\mathrm x}_1-3\cdot{\mathrm x}_2+2\cdot{\mathrm x}_3-\mathrm a=0   ( aR\mathrm a\in\mathbb{R} ) und die Gerade  g:  X=(102)+r(k12)\mathrm g:\;\overrightarrow{\mathrm X}=\begin{pmatrix}1\\0\\2\end{pmatrix}+\mathrm r\cdot\begin{pmatrix}\mathrm k\\1\\-2\end{pmatrix}  mit  kR\mathrm k\in\mathbb{R} .

    1. Bestimme für  a=4\mathrm a=4  den Parameter k so, dass g parallel zu E verläuft. Begründe, dass dann g und E keinen Punkt gemeinsam haben.