Volumen einer Pyramide(Vektorrechnung) Widerspruch

Aufrufe: 721     Aktiv: 12.05.2020 um 16:45

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Folgende Aufgabe war ursprünglich gestellt:
Berechnen Sie mithilfe des Spatprodukts das Volumen einer Pyramide mit viereckiger Grundfläche ABCD und der Spitze S. Die Eckpunkte lauten: A(4;3;1),B(1;7;1),C(3;2;0),D(0;0;0),S(0;3;4)

Ich habe die Pyramide längs der Diagonalen AC geteilt und so das Volumen der entstandenen zwei dreiseitigen Pyramiden berechnet und schließlich addiert. Ich komme am Ende auf ein Volumen von 28

Mein Lehrer kam bei seiner Rechnung auf ein Volumen von 29. Der Unterschied ist, dass er längs der Diagonalen DB geteilt hat. Ansonsten ist er gleich vorgegangen.

Er meinte allerdings, dass beide Lösungen richtig sind. Ich soll jetzt herausfinden warum es zu diesem Widerspruch kommt.

Ich würde mich sehr über Hilfe freuen :-)

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Schüler, Punkte: 10

 

Professors, schau mal unter Wikipedia "Pyramide_(Geometrie)" unter "Berechnung mit Hilfe des Spatprodukts"   ─   holly 12.05.2020 um 13:24
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Der Grund, warum zwei verschiedene Volumen herauskommen, liegt darin, dass nicht genau definiert wurde, welches Objekt betrachtet wird. Die Punkte ABCD liegen nicht in einer Ebene und daher ist nicht klar, wie die Oberfläche in ABCD verläuft. Die Oberfläche kann aus zwei Dreiecken bestehen, dafür gibt es die zwei unten aufgeführten Möglichkeiten. Je nach dem, wie die Oberfläche verläuft, wird ein anderes Volumen eingeschlossen.

Es ist gegeben: \(A(4|3|1)\ B(1|7|1)\ C(-3|2|0)\ D(0|0|0)\ S(0|3|4)\)

Volumen:

\(V_{ABCS}=\frac{109}{6}\)
\(V_{ACDS}=\frac{59}{6}\)
\(V_{ABDS}=\frac{91}{6}\)
\(V_{BCDS}=\frac{83}{6}\)

gesamtes Volumen:

\(V_{\rm{ges}}=V_{ABCS}+V_{ACDS}=28\)
\(V_{\rm{ges}}=V_{ABDS}+V_{BCDS}=29\)

Berechnet mit Wolframalpha: "tetrahedron (0,0,0),(-3,2,0),(4,3,1),(0,3,4)"

Wenn man sich das Objekt in geoalgebra anschaut, sieht das so aus:

https://www.geogebra.org/3d

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C ist (-3|2|0)   ─   paul___ 12.05.2020 um 12:27

OK, das vereinfacht schonmal einiges. Mich irritiert aber immer noch, dass die Punkte ABCD nicht auf einer gemeinsamen Ebene liegen und es sich damit ganau genommen um keine Pyramide handelt. Aber das ändert am Volumen natürlich nichts.   ─   holly 12.05.2020 um 12:36

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