Lösung Spiegelebene

Zuletzt geändert von akukin am 2024/03/27 19:11

1.Die Geraden sind nicht identisch, da ihre Richtungsvektoren nicht kollinear sind.

2. Die Ebene muss den Schnittpunkt der beiden Geraden S\left(1\left|1\right|1\right) enthalten.
Da beide Geraden parallel zur xy-Ebene verlaufen (die z-Koordinaten der beiden Richtungsvektoren sind null), muss die Spiegelebene senkrecht zur xy-Ebene stehen.
Da die beiden Richtungsvektoren gleich lang sind, erhält man für beliebige r und s mit r=s jeweils einen Punkt und seinen Spiegelpunkt. Für r=s=1 sind das die Punkte P_g\left(2\left|3\right|1\right) und P_h\left(3\left|2\right|1\right). Der Mittelpunkt zwischen P_g und P_h ist M_1\left(2,5\left|2,5\right|1\right).

Die Winkelhalbierende der Geraden liegt in der Spiegelebene und hat die Gleichung:
w: \vec{x}=\left(\begin{array}{c} 1 \\ 1 \\ 1 \end{array}\right)+t \cdot \left(\begin{array}{c} 1 \\ 1 \\ 0 \end{array}\right);  t \in \mathbb{R}   (Für t=2,5 zeigt \vec{x} auf M_1.)
Der Richtungsvektor von w ist einer der beiden Spannvektoren der Spiegelebene.
Da der erste Spannvektor parallel zur xy-Ebene ist, die gesuchte Ebene jedoch senkrecht auf der xy-Ebene stehen muss, kann als zweiter Spannvektor der Einheitsvektor in z-Richtung verwendet werden.

Die gesuchte Ebenengleichung lautet: E:\vec{x}=\left(\begin{array}{c} 1 \\ 1 \\ 1 \end{array}\right)+\lambda \cdot \left(\begin{array}{c} 1 \\ 1 \\ 0 \end{array}\right) + \mu \cdot \left(\begin{array}{c} 0 \\ 0 \\ 1 \end{array}\right) mit \lambda,\mu\in\mathbb{R}

Alternativer Lösungsweg:
Da die Richtungsvektoren von g und h gleich lang sind, ist die Summe der beiden ein Normalenvektoren einer passenden Spiegelebene:
\vec{n}=\left(\begin{array}{c} 1 \\ 2 \\ 0 \end{array}\right)+\left(\begin{array}{c} 2 \\ 1 \\ 0 \end{array}\right)=\left(\begin{array}{c} 3 \\ 3 \\ 0 \end{array}\right)
Die gesuchte Ebene hat also eine Koordinatengleichung der Form: E:3x+3y=c
Da der Schnittpunkt S\left(1\left|1\right|1\right) der beiden Geraden ebenfalls in E liegt, ergibt sich:
 E:3x+3y=6 oder E:x+y=2