Punkt und Gerade: kürzester Abstand und Reflexionspunkt bestimmen
Abstand von einem Punkt zu einer Geraden
Manchmal ist es nötig, den Abstand zwischen einem Punkt und einer Gerade zu bestimmen. Der
Abstand ist hierbei definiert als der kürzeste Weg zwischen der Geraden und dem Punkt.
Stellt man sich dies bildlich vor, so bedeutet dies, dass der Abstand stets senkrecht zur Geraden gemessen wird. Rechnerisch gibt es mehrere Methoden, die im Folgenden vorgestellt werden.
Variante 1: Mit dem Skalarprodukt
Der LotpunktList der Punkt auf der Geradengmit dem kürzesten Abstand zum PunktA.
Gegeben sind: Gerade g:x=p+t⋅uund der PunktA.
VORGEHEN
1.
AL bestimmen:AL=p+t⋅u−0L
2.
AL liegt senkrecht aufu.
SetzeAL⋅u=0und berechnet(Gleichung lösen).
3.
Berechne den Abstandd=∣AL∣.
Variante 2: Mit dem Vektorprodukt
Formel für den Abstand:
d=∣u∣∣PA×u∣
PA
Verbindungsvektor zwischen dem Stützpunkt der Geraden und dem Punkt A
u
Richtungsvektor der Geraden
VORGEHEN
1.
VerbindungsvektorPAzwischen dem Stützpunkt der Geraden und dem Punkt bestimmen.
2.
AlleElemente in die Formel einsetzen.
Variante 3: Mit einer Hilfsebene
Mittels einer Hilfsebene den LotpunktA berechnen.
VORGEHEN
1.
HilfsebeneEbilden:
E durchAund senkrecht zug.
Normalenvektor ist der Richtungsvektor der Geraden:n=u
Stützpunkt ist der Ortsvektor vonA:0A
Gegeben:
g=x=p+t⋅u,t∈RA(xA∣yA∣zA)
2.
SchnittpunktLzwischenEundgbilden.
3.
Abstand dzwischenAundLbilden:d=∣AL∣
Reflexion von Punkt an Geraden
Ein PunktAsoll an einer Geradenggespiegelt werden. Berechnet werden soll der ReflexionspunktA′.
Mit einer Hilfsebene
Gegeben sind die Geradeg:x=p+t⋅u,t∈Rund der PunktA(xA∣yA∣zA).
Wie kann man grafisch den Abstand zwischen einem Punkt und einer Geraden bestimmen?
Grafisch bestimmt man den Abstand zwischen einem Punkt und einer Geraden, indem man senkrecht zur Geraden die Strecke zwischen der Geraden und dem Punkt misst. Hierfür verwendet man meist ein Geodreieck.
Mit welcher Methode kann man in der analytischen Geometrie den Reflexionspunkt bestimmen, wenn ein Punkt an einer Geraden gespiegelt werden soll?
Soll ein Punkt an einer Geraden gespiegelt werden, so kann man den Reflexionspunkt in der analytischen Geometrie bestimmen, indem man zuerst eine Hilfsebene bestimmt.
Welche unterschiedlichen mathematischen Methoden gibt es in der analytischen Geometrie, um den Abstand von einem Punkt zu einer Geraden zu bestimmen?
Den Abstand von einem Punkt zu einer Geraden kann man in der analytischen Geometrie entweder mit dem Skalarprodukt, dem Vektorprodukt oder mit einer Hilfsebene bestimmen.
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