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Ebene und Punkt: Abstand und Reflexion

Ebene und Punkt: Abstand und Reflexion

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Stochastik


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Lehrperson: Martin

Zusammenfassung

Ebene und Punkt: Abstand und Reflexion

Abstand eines Punktes zur Ebene

Abstand von Punkt A zur Ebene E (kürzeste Strecke).


Mit Hilfe einer Hilfsgeraden (ohne Hess'sche Normalform)

Vorgehen

1.

Hilfsgerade gg​ bilden. gg​ durch AA​ und senkrecht zu EE​:

  • Richtungsvektor: p=n=n×v\overrightarrow{p}=\overrightarrow{n}=\overrightarrow{n}× \overrightarrow{v}
  • Stützpunkt AA​​

Gegeben:

E:x=p+su+tv,tRE:\overrightarrow{x}=\overrightarrow{p}+s\cdot \overrightarrow{u}+t\cdot \overrightarrow{v}, \quad\quad t∈\mathbb{R}


A(xAyAzA)A(x_A |y_A |z_A)​​

2.

Schnittpunkt SS​ zwischen EE​ und gg​ bilden.

3.

Abstand dd​ zwischen AA​ und SS​ bilden:


Mit Hilfe der Hess'sche Normalform

Setze die Elemente in die Formel ein und berechne den Abstand


 DA zu E=andnD_{A \,zu \,E}=\frac{|\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{n} -d|}{|\overrightarrow{n}| }

 n\overrightarrow{n}

Normalenvektor der Ebene EE​​

 dd

Konstante d der Ebene EE​​

 a\overrightarrow{a}

Ortsvektor des Punkt AA​​



Reflexion Punkt an einer Ebene

Spiegle einen Punkt QQ​ an einer Ebene EE und bestimme die Koordinaten des Reflexionspunkts QQ'​.


Vorgehen mit einer Hilfsgeraden

1.

Bilde eine Gerade g durch QQ​ senkrecht zu EE​:

  • Richtungsvektor: u=nE\overrightarrow{u}=\overrightarrow{n_E}
  • Stützpunkt QQ
g:x=0Q+tnE,tRg: \overrightarrow{x}=\overrightarrow{0Q}+t\cdot \overrightarrow{n_E}, \quad t ∈\mathbb{R}​​

Mathematik; Ebenen; 11.-12. Klasse Gymnasium; Ebene und Punkt: Abstand und Reflexion

2.

Streckfaktor tst_s  des Schnittpunkts zwischen EE​ und gg​ berechnen.

3.

Streckfaktor des Schnittpunkts verdoppeln und in die Gerade einsetzen


0Q=0Q+2tsnE\overrightarrow{0Q'}=\overrightarrow{0Q}+2\cdot t_s\cdot \overrightarrow{n_E}​​


Somit den Reflexionspunkt QQ’​ berechnen.



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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie kann man einen Punkt an einer Ebene spiegeln?

Wie weit ist ein Punkt von einer Ebene entfernt?

Welchen Abstand hat der Ursprung zur Ebene?

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