Koordinaten eines Punktes bestimmen

Erste Frage Aufrufe: 402     Aktiv: 22.01.2021 um 19:13

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In der Cheopspyramide in Ägypten führt ein Gang in die Königskammer. Dieser Gang soll durch den Einbau einer weiteren trapezförmigen Fläche AHKG in das Modell der Pyramide verdeutlicht werden (siehe Abbildung). Die 50-prozentige Steigung des Ganges soll durch die Neigung der Fläche AHKG gegenüber der Grundfläche ABCD der Pyramide simuliert werden. Die Strecken AH und HK liegen in den Seitenflächen ABS bzw. BCS der Pyramide. Der Punkt K besitzt die Koordinaten K (6,0|yK|zK).

Ermittel die die z-Koordinate des Punktes K.

Für die Koordinaten der Punkte gilt: A(8,0|0,0|0,0), C(0,0|8,0|0,0) und D(0,0|0,0|0,0). F(6,0|7,2|1,5) und G(6,0|0,0|0,0). E(8|7,2|1,5) , B(8|8|0)

Mir geht es nicht um eine Komplettlösung, sondern um den Ansatz. Ich weiß nicht wie ich als erstes vorgehen soll. 

 

Es ist leider keine Quelle auf dem AB gegeben. 

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Gibt es eine Abbildung zu der Aufgabe, weil in deinem Aufgabentext "(siehe Abbildung)" steht. Falls ja kannst du ein Foto machen und es mit dazu hochladen? Damit man eine bessere Vorstellung hat, wie die trapezförmige Fläche liegen soll.   ─   maqu 22.01.2021 um 14:31

Habe ein Bild hinzugefügt!:)   ─   leanderst01 22.01.2021 um 15:25
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Ok also mein Ansatz wäre die Koordinaten von \(H\) zu berechnen. Dann habe ich auch die Höhenkoordinate von \(K\) bestimmt, weil diese auf der gleichen Höhe liegen.

\(H\) liegt auf der Seitenkante \(\overline{BS}\), d.h. \(H\) liegt auf der Gerade, welche durch die Punkte \(B\) und \(E\) verläuft. Nimmt man \(\overrightarrow{OB}\) als Stützvektor, kann man \(H\) also für ein bestimmtes \(r\in \mathbb{R}\) darstellen durch \(\overrightarrow{OH}=\overrightarrow{OB}+r\cdot \overrightarrow{BE}\).

Nun muss man mit dem Hinweis der 50-prozentigen Steigung etwas anzufangen wissen. Ich weis nicht ob du bereits deine Fahrschule machst, aber was bedeudet denn z.B. wenn die Straße eine Steigung von 10% hat? Das bedeutet auf 100 Meter Länge habe ich einen Höhenanstieg von 10 Metern und der Anstieg wäre \(m=\dfrac{10}{100}=0,1\). Bei einer 50 prozentigen Steigung habe ich also \(m=\dfrac{50}{100}=0,5\). Da nun die Ebenen \(AHKG\) und \(ABCD\) unter einem bestimmten Winkel diese Steigung haben, überlegt man sich, wie komme ich von \(m=0,5\) auf den Schnittwinkel der Ebenen? Dies gelingt mit der Beziehung aus dem Steigungsdreieck \(\tan(\alpha)=m\) bzw. \(\alpha=\tan^{-1} (m)\). Damit kommt man auf einen Winkel von \(\alpha=\tan^{-1}(0,5)\approx 26,56^{\circ}\). 

Ok nun zur Bestimmung von \(H\). Da die Ebenen \(AHKG\) und \(ABCD\) sich unter dem Winkel \(\alpha\) schneiden, ist \(\alpha\) auch der Winkel zwsichen den Vektoren \(\overrightarrow{AH}\) und \(AB\) (siehe Abbildung). Du bestimmst den Vektor \(\overrightarrow{AH}\) in Abhängigkeit von \(r\). Dann benutzt du die Formel \(\cos(\alpha)=\dfrac{|\overrightarrow{AH} \cdot \overrightarrow{AB}|}{|\overrightarrow{AH}|\cdot |\overrightarrow{AB}|}\), setzt den Winkel \(\alpha\) ein und rechnest mit Hilfe der Formel für den Winkel dein \(r\) aus und kannst somit \(H\) bestimmen und damit auch die \(z\)-Koordinate von \(K\).

 

Vielleicht gibt es auch noch einen anderen leichteren Weg. Falls ja, fällt mir dieser aber gerade nicht ein.

 

Hoffe das hilft dir weiter.

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