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Die Gerade im Raum

Parameterform von Geraden

Jeder Punkt \(P\) auf einer Geraden kann durch eine Kombination eines Ortsvektor \(\vec{a}\) (Vektor zu einem bekannten Punkt auf der Geraden) und einem Richtungsvektor \(\vec{b}\) (Vektor, der in die Richtung der Geraden zeigt) beschrieben werden:

\[\begin{align} \vec{OP}&=\vec{a}+t\vec{b}\\[11pt] \left(\begin{array}{c}P_x\\P_y\\P_z \end{array}\right)&=\left(\begin{array}{c}a_x\\a_y\\a_z \end{array}\right) + t\left(\begin{array}{c}b_x\\b_y\\b_z \end{array}\right) \end{align}\]

Spezielle Geraden

  • Gerade durch den Origo
\[\left(\begin{array}{c}P_x\\P_y\\P_z \end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}0\\0\\0 \end{array}\right) + t\left(\begin{array}{c}b_x\\b_y\\b_z \end{array}\right)\]
  • In der xz-Ebene
\[\left(\begin{array}{c}P_x\\P_y\\P_z \end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}a_x\\0\\a_z \end{array}\right) + t\left(\begin{array}{c}b_x\\0\\b_z \end{array}\right)\]
  • Parallel zur xz-Ebenen
\[\left(\begin{array}{c}P_x\\P_y\\P_z \end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}a_x\\a_y\neq0\\a_z \end{array}\right) + t\left(\begin{array}{c}b_x\\0\\b_z \end{array}\right)\]
  • Schnittwinkel einer Gerade und einer Ebene wird in Die Ebene im Raum besprochen.
  • Schnittpunkte mit den xy-, yz- und xz-Ebenen werden Spurpunkte \(G_1\), \(G_2\) und \(G_3\) genannt.

Vorgehen zur Lage zweier Geraden

Gegeben seien Geraden \(f: \vec{p} + t\vec{u}\) und \(g: \vec{q} + s\vec{v}\)

  • \(\vec{u}\) und \(\vec{v}\) kollinear?
    • Ja --> Liegt \(\vec{p}\) auf \(g\)?
      • Ja --> \(f=g\)
      • Nein --> \(f||g\)
    • Nein --> Schneidet \(f\) \(g\)?
      • Ja --> \(f\) schneidet \(g\)
      • Nein --> windschief

Last update: May 26, 2021