Wie stelle ich möglichst smart eine Windschiefe Geradengleichung auf, wenn ich eine andere Gerade gegeben habe?

2 Antworten

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Im Idealfall nimmst du den Richtungsvektor der Geraden und überlegst dir dazu zwei weitere Vektoren, sodass die drei zusammen linear unabhängig sind. Dazu kannst du z.B. ausnutzen, dass das Kreuzprodukt zweier Vektoren orthogonal zu beiden ist.

Einen der beiden neuen Vektoren nimmst du als Richtungsvektor der neuen Geraden. Den anderen neuen Vektor addierst du auf den Stützvektor der alten Geraden, um den neuen Stützvektor zu erhalten.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – MATHEMANN zur Rettung!

luis26584 
Beitragsersteller
 12.06.2024, 15:53

Wie prüfe ich, ob sie linear unabhängig sind?

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J0T4T4  12.06.2024, 16:48
@luis26584

Am besten "prüfst" du das überhaupt nicht, sondern erzeugst sie auf eine Weise, bei der das automatisch gegeben ist.

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luis26584 
Beitragsersteller
 12.06.2024, 16:50
@J0T4T4

Also einfach keine Vielfachen voneinander? Und klappt das immer? Kann es nicht sein, dass der Richtungsvekor trotzdem die Gerade schneidet?

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J0T4T4  12.06.2024, 17:05
@luis26584

Beispiel:

Richtungvektor ist a = (1, 2, 3).

Du suchst dir b = (1, 0, 0), der offensichtlich kein Vielfaches von a ist.

Du rechnest c = a × b = (0, 3, -2) und erhälst deinen dritten Vektor.

Kann es nicht sein, dass der Richtungsvekor trotzdem die Gerade schneidet?

Nein, gerade das ist ja die Aussage der linearen Unabhängigkeit. Sei S jetzt der Stützvektor, b der Versatz zum alten Stützvektor und c der neue Richtungsvektor. Für einen Schnittpunkt würde es ein skalares λ und μ geben, für das gilt (Gleichsetzen für Schnittpunkt):

S + λ a = (S + b) + μ c

Etwas umformen ergibt:

b = λ a - μ c

Für das nach der Definition der linearen Unabhängigkeit keine Lösung existieren kann, wenn a, b und c gemeinsam linear unabhängig sind. Demnach kann es auch keinen Schnittpunkt geben.

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luis26584 
Beitragsersteller
 12.06.2024, 17:11
@J0T4T4

Alles klar, ich habe zwar nicht alle Begriffe verstanden, aber zumindest das Vorgehen. Und grafisch kann ich mir das auch ganz gut vorstellen.

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J0T4T4  12.06.2024, 17:14
@luis26584

Die wesentliche graphische Aussage dazu ist "Zwei Geraden sind Windschief, wenn sie nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen". Und da Vektoren linear abhängig sind, wenn sie in einer Ebene liegen, kann man sich auch so der Aussage nähern.

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Wähle den Richtungsvektor so dass er nicht linear abhängig von der anderen Geraden ist und den Aufpunkt so dass er nicht auf der anderen Geraden liegt. Berechne das Gleichungssystem h(s) = g(t) und verändere den Richtungsvektor bis keine Lösung des Gleichungssystems vor liegt.


J0T4T4  12.06.2024, 13:11

Das hört sich mir nach ziemlich viel Aufwand an

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luis26584 
Beitragsersteller
 12.06.2024, 12:54

Bedeutet: einfach ausprobieren und auf jeden Fall als Stützvektor keinen Punkt auf der Geraden und der Richtungsvektor kein Vielfaches?

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