0.0.1 ↑ 67. Hausaufgabe
0.0.1.1 ↑ Geometrie-Buch Seite 191, Aufgabe 6
A(2, -1, 0); \quad g{:}\, \vec X = \left(\!\begin{smallmatrix}-2\\6\\1\end{smallmatrix}\!\right) + \lambda \left(\!\begin{smallmatrix}2\\-1\\3\end{smallmatrix}\!\right)\!; \quad h{:}\, \vec X = \left(\!\begin{smallmatrix}3\\0\\-4\end{smallmatrix}\!\right) + \mu \left(\!\begin{smallmatrix}-2\\4\\5\end{smallmatrix}\!\right)\!;
Stelle eine Gleichung der Gerade k auf, die durch A geht und g und h schneidet. Berechne die Schnittpunkte.
k{:}\, \vec X = \vec A + \beta \vec w;
Gleichsetzen von \vec X_k mit \vec X_g und \vec X_h bringt:
\begin{array}{lrcl} {} \text{I.} & A_1 + \beta_g w_1 &=& G_1 + \lambda g_1; \\ {} \text{II.} & A_2 + \beta_g w_2 &=& G_2 + \lambda g_2; \\ {} \text{III.} & A_3 + \beta_g w_3 &=& G_3 + \lambda g_3; \\ {} \text{IV.} & A_1 + \beta_h w_1 &=& H_1 + \mu h_1; \\ {} \text{V.} & A_2 + \beta_h w_2 &=& H_2 + \mu h_2; \\ {} \text{VI.} & A_3 + \beta_h w_3 &=& H_3 + \mu h_3; \end{array}
Elimination von \lambda (I.):
\lambda = \dfrac{A_1 - G_1 + \beta_g w_1}{g_1};
Elimination von \beta_g (II.):
A_2 + \beta_g w_2 = G_2 + \lambda g_2 = G_2 + \frac{g_2}{g_1} \left(A_1 - G_1 + \beta_g w_1\right);
⇔ \beta_g = \dfrac{\overbrace{G_2 - A_2 + \frac{g_2}{g_1} A_1 - \frac{g_2}{g_1} G_1}^o}{w_2 - \frac{g_2}{g_1} w_1};
Elimination von w_3 (III.):
w_3 = \dfrac{\left(w_2 - \frac{g_2}{g_1} w_1\right)\left(G_3 - A_3 + \lambda g_3\right)}{\underbrace{G_2 - A_2 + \frac{g_2}{g_1} A_1 - \frac{g_2}{g_1} G_1}_k};
Elimination von \mu (IV.):
\mu = \dfrac{A_1 - H_1 + \beta_h w_1}{h_1};
Elimination von w_2 (V.):
w_2 = \dfrac{H_2 - A_2 + \mu h_2}{\beta_h} = \dfrac{\overbrace{H_2 - A_2 + \frac{h_2}{h_1} A_1 - \frac{h_2}{h_1} H1}^l + \frac{h_2}{h_1} \beta_h w_1}{\beta_h};
Elimination von \beta_h (VI.):
A_3 + \beta_h w_3 = \underbrace{H_3 + \frac{h_3}{h_1} A_1 - \frac{h_3}{h_1} H_1}_m + \frac{h_3}{h_1} \beta_h w_1;
A_3 + \dfrac{\beta_h \left(w_2 - \frac{g_2}{g_1} w_1\right)\left(\overbrace{G_3 + \frac{g_3}{g_1} A_1 - \frac{g_3}{g_1} G_1 - A_3}^n + \frac{g_3}{g_1} \beta_g w_1\right)}{k} = m + \frac{h_3}{h_1} \beta_h w_1;
[...]
p := \frac{h_2}{h_1} - \frac{g_2}{g_1};
A_3 l + A_3 \beta_h p + \frac{l^2}{k} n + \frac{l}{k} n \beta_h p + \frac{g_2}{g_1} \frac{l}{k} w_1 o + \beta_h \frac{w_1}{k} p n + \beta_h \frac{w_1}{k} p \frac{g_2}{g_1} w_1 o = l m + \beta_h p m + \frac{h_3}{h_1} \beta_h + w_1 l + \frac{h_3}{h_1} \beta_h^2 w_1 p;
Auflösen nach \beta_h:
\beta_h = \dfrac{5 w_1^2 + 36 w_1 - 57 \pm \sqrt{25 w_1^4 + 360 w_1^3 - 274 w_1^2 + 7296 w_1 + 3249}}{50 w_1};
Speziell für w_1 = 0:
\left(\beta_g, \beta_h, \lambda, \mu, w_1, w_2, w_3\right) = \left(\frac{10}{3}, 2, 2, \frac{1}{2}, 0, \frac{3}{2}, \frac{21}{10}\right);
k \cap g = \left\{ \left(\!\begin{smallmatrix}2\\4\\7\end{smallmatrix}\!\right) \right\}\!; \quad k \cap h = \left\{ \left(\!\begin{smallmatrix}2\\2\\-\frac{3}{2}\end{smallmatrix}\!\right) \right\}\!;
0.0.1.2 ↑ Geometrie-Buch Seite 191, Aufgabe 7
E{:}\, \vec X = \left(\!\begin{smallmatrix}3\\2\\-1\end{smallmatrix}\!\right) + \lambda \left(\!\begin{smallmatrix}1\\1\\0\end{smallmatrix}\!\right) + \mu \left(\!\begin{smallmatrix}1\\-1\\3\end{smallmatrix}\!\right)\!; \quad g_a{:}\, \vec X= \sigma \left(\!\begin{smallmatrix}1+a\\1-a\\1\end{smallmatrix}\!\right)\!;
Welche Schargerade ist parallel zu E? Ist sie echt parallel?
\begin{vmatrix}1&1&-1-a\\1&-1&-1+a\\0&3&-1\end{vmatrix} = 2 - 6a = 0; ⇔ a = \frac{1}{3};
Verbindungsvektor der Aufpunkte: \vec d = \left(\!\begin{smallmatrix}-3\\-2\\1\end{smallmatrix}\!\right)\!;
\begin{vmatrix}1&1&-3\\1&-1&-2\\0&3&1\end{vmatrix} = -5; ⇔ g_{\frac{1}{3}} \cap E = \varnothing;