Also: Lt. Wiki ist die Hessesche Normalform einer Ebene so definiert:
Gegeben ein Vektor →n0 mit Länge 1, und eine Zahl d≥0.
Dann ist die Menge aller →x, für die →x⋅→n0−d=0 gilt, eine Ebene.
Nun setze ich l=|→v|= Länge von →v, und →w=1l→v.
Dann setze ich s=→0A⋅→w.
Wenn s<0, dann setze ich d=−s und →n0=−→w,
ansonsten setze ich d=s und →n0=→w.
Dann ist →n0 ein Vektor der Länge 1, und d≥0, also so, wie es für die Hessesche Normalform sein soll.
Sei nun E die Ebene, die alle →x enthält, für die →x⋅→n0−d=0 gilt.
Dann ist für s<0: →0A⋅→n0−d=−→0A⋅→w−d=−s−d=d−d=0.
Für s≥0 gilt obige Gleichung ebenfalls.
Also gilt die obige Gleichung in jedem Falle, also liegt A in der Ebene E.
Nun zum Punkt B:
Es ist für s≥0 : →0B⋅→n0=→0B⋅→w=1l→0B⋅→v=1l→0A⋅→v=→0A⋅→w=→0A⋅→n0=d.
Für s<0 gilt gilt obige Gleichung ebenfalls.
Also gilt die obige Gleichung in jedem Falle, also liegt B in der Ebene E.
Analog zeigt man, dass C und D in der Ebene E liegen.
Punkte: 2.62K
Zu prüfende Aussage:
Sei OA*n=OB*n=OC*n=OD*n, dann liegen A,B,C und D in eine gemeinsamen Ebene E mit Normalenvektor n.
Es gilt: OA*n=OB*n=OC*n=OD*n=(OA-O)*k*n0=(OB-O)*k*n0=(OC-O)*k*n0=(OD-O)*k*n0. Dabei ist k eine reelle Zahl, n0 der Normaleneinheitsvektor und O der Koordinatenursprung. Man kann nun in der Gleichungskette :k teilen und erhält die äquivalente Kette: OA*n0=OB*n0=OC*n0=OD*n0.
Sei F eine Hilfsebene, die den Koordinatenursprung enthält mit Normaleneinheitsvektor n0. Dann gilt mithilfe der Abstandsformel der Hessischen Normalenform: (OR-OP)*n0=d ; dabei ist P ein Punkt der Ebene F (in unserem Fall o.B.d.A. sei P der Ursprung), OR der Ortsvektor eines beliebigen Punktes im Raum und d der Abstand von R zur Ebene F.
Mit unseren obigen Vorüberlegungen und der Hesseschen Normalenform der Ebene F, haben jetzt aber die Punkte A,B,C und D den gleichen Abstand zur Ebene F und definieren somit eine zu F parallele Ebene E, die ebenfalls den Normalenvektor n0 besitzt. Da dieser kollinear zu n ist, ist die Aussage bewiesen. ─ handfeger0 09.11.2024 um 15:35
Das d aus der Hesseschen Normalform darf nicht negativ sein. Also muss das Vorzeichen k so gewählt werden, dass d≥0.
Dein k könnte auch 0 sein, und dann kann man durch k nicht teilen.
Das ist alles nur Formalkram, aber im größten Teil meiner Antwort geht es genau darum, diese formalen Nickeligkeiten zu umschiffen.
Statt z.B. "OB-O" kann man auch einfach nur "OB" schreiben.
─ m.simon.539 09.11.2024 um 16:36
Was ich ich noch frage: Es könnte ja sein, dass A und B z.B. aus unterschiedlichen Seiten der Hilfsebene F liegen. Dann würden sie die Gleichung auch erfüllen aber nicht in einer ebene liegen.
Wie kann man das vermeiden? ─ handfeger0 09.11.2024 um 18:46
Das Problem mit den unterschiedlichen Seiten der Hilfsebene habe ich nicht gesehen; gut, dass Du es gemerkt hat. Dieses Problem ist im Grunde genommen das "d≥0"-Problem in meinem vorigen Kommentar.
Wenn Du die Hessesche Normalform kennst, dann müsstest Du ja auch die Koordinatenform kennen. Mit der kannst Du dieses Problem gar nicht.
Dann lautet die Ebene einfach: E={→x;→x⋅→n=a} mit n=v und a=→0A⋅→v.
Jetzt ist es einfach auszurechnen, dass A, B, C und D in E liegen.
─ m.simon.539 10.11.2024 um 02:36
Seien A, B, C und D beliebige aber feste Punkte im R^3. Dann ist durch die Gleichung (x-a)*v=0 eine Ebene im Raum definiert. Dabei ist a der Ortsvektor des Punktes A (Stützpunkt der Ebene) und v ein Normalenvektor der Ebene. Es gilt: (x-a)*v=0 <->x*v=a*v , sprich, es sind alle Punkte teil der gleichen Ebene, wie A, deren Skalarprodukt den selben Wert ergibt, wie a*v. Dies gilt für die Punkte B,C und D nach Voraussetzung. Demnach liegen alle Punkte in der selben E, die v als Normalenvektor hat.
Was denkst du über diese (wie ich finde) sehr einfache Version? ─ handfeger0 10.11.2024 um 14:10
Wenn nicht, dann ist es kompliziert.
Drum meine Frage: hattet ihr die Hessesche Normalform? ─ m.simon.539 08.11.2024 um 23:42