Wie berechne ich den Tangenteneinheitsvektor?

1 Antwort

Von Experte ralphdieter bestätigt

Nun, die Ableitung x'(t) gibt dir schon mal einen Vektor, der tangential zur Kurve zeigt. Um den Tangenteneinheitsvektor zu berechnen, musst du x'(t) nur noch normieren, also durch seinen eigenen Betrag teilen.

Wie bist du denn auf (2|0|0) als Schnittpunkt mit der x-Achse gekommen? Das scheint mir falsch zu sein.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Masterabschluss Theoretische Physik

Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:03

X(t) =4 Wurzel (2-t)

t *wurzel(1+t)

Arctan(t)

Ich habe die Nullstellen jeder Komponente berechnet

4 Wurzel (2-t)

Wird 0 wenn

2-t=0 und das ist ja wenn t=2 ist gegeben

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PhotonX  25.12.2021, 08:05
@Umweltfreund75

Auf der x-Achse werden aber nicht alle drei Koordinaten Null sondern nur zwei von ihnen, alle drei werden nur genau im Ursprung gleich Null!

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:07
@PhotonX

Es ist ja 1 einziger Punkt gesucht der den Einzigen Schnittpunkt zur X Achse bildet

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PhotonX  25.12.2021, 08:08
@Umweltfreund75

Ja, richtig! Seine drei Koordinaten sind eindeutig festgelegt, aber nicht alle drei gleich Null.

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:09
@PhotonX

Wie komme ich aber auf den gesuchten Punkt?

X muss ja nicht sein 0 sein aber y und z

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PhotonX  25.12.2021, 08:12
@Umweltfreund75

Richtig! Also finde solche Werte von t, für die y und z beide Null werden.

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:16
@PhotonX

Damit sind y und z beide 0 sind

t *wurzel(1+t). t= - 1 oder t=0

Arctan(t) =>t=0

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:18
@Umweltfreund75

Dann ist der Schnittpunkt

Weil t=0 in die X Koordinate eingesetzt wurde

(4*wurzel (2))

(0)

(0)

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:23
@PhotonX

Ja eigentlich schon

Aber wenn ich diesen Punkt einsetze um die Koordinaten des Vektors x'(t) zu ermitteln sehe ich das Problem mit einer negativen Wurzel die es in den reelen Zahlen nicht gibt

Punkt (4,Wurzel (2),arctan(1))

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PhotonX  25.12.2021, 08:25
@Umweltfreund75

Verstehe nicht, was du wo einsetzt. t=0 lässt sich sowohl in x als auch in x' super einsetzen, ohne dass irgendwas komplex wird.

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:30
@PhotonX

Beim Schnittpunkt würde es ja ganz einfach gehen

Aber die Aufgabe verlangt ja was anderes

Ich soll den Tangenteneinheitsvektor

Von dem Punkt

P( (4|Wurzel (2)|arctan(1))

Berechnen

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:35
@PhotonX

Da habe ich versucht in den Vektor x'(t) einzusetzen

X'(t)=-2/wurzel(2-t)

(3t+2) /2wurzel(t+1)

1/(t^2+1)

Aber schon beim ersten Wert 4

Habe ich gemerkt denn kann ich nicht einsetzen ohne das eine negative Wurzel rauskommt

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PhotonX  25.12.2021, 08:37
@Umweltfreund75

Warum möchtest du auch die x-Koordinate vom Vektor X für das t in X' einsetzen? ;) t ist nicht dasselbe wie x!

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:39
@PhotonX

Das ist mir auch aufgefallen

Aber was mach ich denn mit dem gegeben Punkt?

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PhotonX  25.12.2021, 08:40
@Umweltfreund75

Nun, du bräuchtest offenbar ein passendes t, um dein X' auswerten zu können. Hast du eine Idee, wie du aus dem Punkt das passende t ermitteln kannst?

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:43
@PhotonX

Dann müsste ich ja den Vektor x'(t) Gleichsetzen mit dem Punkt um t auszurechnen

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PhotonX  25.12.2021, 08:44
@Umweltfreund75

Du meinst hoffentlich X(t) gleichsetzen, nicht X'(t), oder? Das wäre richtig.

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:46
@PhotonX

Für den Tangenteneinheitsvektor ist ja die Ableitung wichtig deswegen dachte ich zuerst an x'(t)

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PhotonX  25.12.2021, 08:47
@Umweltfreund75

Deshalb setzt du das t dann auch in den Tangenteneinheitsvektor ein. Aber um das passende t herauszufinden, musst du die Information nutzen, die dir gegeben ist, und das ist der Punkt P und nicht Der Tangentenvektor X'.

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 08:50
@PhotonX

Du meinst das also so ?

4 =4 Wurzel (2-t)

Wurzel(2)=t *wurzel(1+t)

Arctan(1)=Arctan(t)

Das Wäre P=x(t)

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 09:30
@PhotonX

Ja, ich denke ich muss

X'(1) berechnen und dann in die Formel

X'(t) /Betrag von x'(t) einsetzen

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 09:35
@Umweltfreund75

X'(1)=-2/wurzel(2-1)=-2

(3*1+2) /2wurzel(1+1)=5/2wurzel (2)

1/(1^2+1)=1/2

X'(1)=( - 2|5/2wurzel (2)|1/2)

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 10:07
@Umweltfreund75

Betrag = Wurzel (-2*-2+ 5/2wurzel (2)^2+1/2*1/2)

=Wurzel (4+ 25/2 +1/4)

=Wurzel (16/4+50/4+1/4)

=Wurzel (67/4)= Wurzel (67)/2

Tangenteneinheitsvektor

( - 2|5/2wurzel (2)|1/2)/Wurzel (67)/2

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 10:20
@PhotonX

Meinst du den das ich den Vektor noch weiter vereinfachen kann oder soll ich den so stehen lassen?

Tangenteneinheitsvektor

( - 2|5/2wurzel (2)|1/2)/Wurzel (67)/2

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 12:00
@PhotonX

Ich hab noch eine Frage zum Tangentenvektor von dem Schnittpunkt

Ich soll den berechnen und dann den Winkel zu einem gegebenen Vektor

Wie kann ich das machen?

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 12:32
@PhotonX

Also

Skalarprodukt von S und dem gegebenen Vektor geteilt durch die Beträge?

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 12:57
@PhotonX

Ich habe es ausgerechnet und kam auf 4 Wurzel (2)

S*(1|0|0)/Beträge

Jetzt muss ich ja arcos(4 Wurzel (2) berechnen um den Winkel zu bekommen

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 17:50
@PhotonX

Was hab ich denn falsch gemacht, weil ich keinen Winkel herausbekommen kann?

Cos ^-1 ist für den Wert von 4*Wurzel(2)bekanntermaßen nicht definiert

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PhotonX  25.12.2021, 17:57
@Umweltfreund75

Wahrscheinlich Eingabefehler bei der Taschenrechnereingabe. Egal welche zwei Vektoren du nimmst, a*b/|a||b| ist immer kleiner gleich 1.

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 18:00
@PhotonX

Ich hab das ja auch so gemacht aber

Arccos (4Wurzel(5)) kann man trotzdem nicht berechnen

Ich Habs mehrfach eingetippt aber kein Ergebnis für den Winkel erhalten

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PhotonX  25.12.2021, 18:00
@Umweltfreund75

Der Eingabefehler ist offensichtlich früher schon passiert, also du den Wert 4*wurzel(5) berechnet hast.

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 18:04
@PhotonX

Das will ich miteinander verrechnen

Also habe ich. Hiervon das Skalarprodukt gebildet

(4*wurzel (2))(0)(0)*(1|0|0)

Und das sind ja 4*Wurzel (2)

Da irgendwas mal 0 immer 0 ist

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PhotonX  25.12.2021, 18:05
@Umweltfreund75

Ja und wo dividierst du durch die Beträge? ;)

Bei diesen zwei Vektoren ist übrigens direkt zu sehen, dass sie einen Winkel von 0° einschließen, da sie beide entlang der x-Achse zeigen.

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 18:09
@PhotonX

Das hab ich natürlich danach gemacht

(4*wurzel (2))(0)(0)*(1|0|0)/(wurzel (4*wurzel (2)) ^2 * wurzel (1)^2)

0^2 habe ich bei der Berechnung weg gelassen weil das am Ergebnis ja nichts ändert

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PhotonX  25.12.2021, 18:13
@Umweltfreund75

Und warum bekommst du nicht 1 heraus?

(4*wurzel (2))(0)(0)*(1|0|0) = 4*wurzel (2)

(wurzel (4*wurzel (2)) ^2 * wurzel (1)^2) = 4*wurzel (2)

(4*wurzel (2))(0)(0)*(1|0|0)/(wurzel (4*wurzel (2)) ^2 * wurzel (1)^2) = 1

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Umweltfreund75 
Beitragsersteller
 25.12.2021, 18:21
@PhotonX

Dann hab ich wohl vergessen durch den Betrag zu teilen und dachte echt ich habe den falschen Vektor genommen zu haben

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PhotonX  25.12.2021, 18:22
@Umweltfreund75

Wie gesagt, egal welche Vektoren du nimmst, das Skalarprodukt dividiert durch das Produkt der Beträge gibt immer einen Wert zwischen -1 und 1. ;)

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