Lagebeziehungen von Ebenen in Normalenform

Aufrufe: 758     Aktiv: 16.03.2020 um 16:21

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Hallo alle miteinander,

Ich hätte da eine Frage zur Lagebeziehung von Ebenen in Normalenform. Wie kann ich in einem solchen Fall eine Schnittgerade ausrechnen? Man hat ja keine Parameter oder so in der Ebenengleichung. Sollte man die Ebenen vorher in andere Formen umrechnen oder gibt es einen direkten Weg?

Dankeschön

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Tatsächlich gibt es einen schnelleren Weg: Sobald du zwei Punkte im Schnitt der Ebene hast, kannst du daraus ja die Schnittgerade aufstellen. Wir müssen also nur zwei Punkte finden, die auf beiden Ebenen liegen. Dazu setzen wir für eine beliebige Variable in beiden Gleichungen eine beliebige Zahl ein und lösen dann das verbleibende Gleichungssystem für die anderen beiden Variablen. So erhalten wir einen Punkt. Dann wiederholen wir das Gnze für eine andere Variable/Zahl.

Beispiel:

\(E_1\colon x_1+x_2+x_3=0,\qquad E_2\colon2x_1-x_2=7.\)

Setzen wir z.B. \(x_1=0\), erhalten wir das System

\(\begin{align}x_2+x_3&=0,\\-x_2&=7.\end{align}\)

Nachdem wir dieses gelöst haben, erhalten wir den Punkt \((0,-7,7)\), der also auf beiden Ebenen liegt. Wiederholen wir dieses Verfahren z.B. für \(x_1=1\), erhalten wir als zweiten Punkt \((1,-5,4)\). Jetzt müssen wir nur noch die Gerade durch diese beiden Punkte aufstellen, und erhalten unsere Schnittgerade

\(s\ \colon\ \overrightarrow X=\begin{pmatrix}0\\-7\\7\end{pmatrix}+\lambda\begin{pmatrix}1\\2\\-3\end{pmatrix},\qquad\lambda\in\mathbb R.\)

Noch ein paar Anmerkungen zum Abschluss:

  • Man muss sich eigentlich nur merken, dass man zwei Punkte finden muss, wie das geht, sollte einleuchtend sein. Ich finde das einfacher als die Umwandlung in Parameterform, aber das ist vermutlich Geschmackssache.
  • Man sollte unbedingt zuerst überprüfen, ob die Ebenen parallel zueinander sind, denn dann haben die Gleichungssysteme keine Lösung.
  • Auch wenn die Ebenen nicht parallel sind, kann man Pech haben und ein Gleichungssystem kann keine Lösung haben (das passiert sehr selten in degenerierten Fällen), dann einfach für eine andere Variable einen Wert festlegen.
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Am sinnvolsten halte ich den Weg, die Gleichungen in Koordinatenform zu bringen.

Für den Schritt Normalenform zu Koordinatenform: Ausmultiplizieren mit dem Distributivgesetz.

Dann kannst du einfach nach folgendem Video von Daniel Jung vorgehen: https://www.youtube.com/watch?v=YhQphAm9ci4

Zum allgemeinen Verständnis der Formen kann ich noch dieses Video empfehlen: https://www.youtube.com/watch?v=7u5Q_6TLAEc

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