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Schnittpunkte von Geraden mit x-Achse 3D

Vektorrechnung

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Basiswissen


Gegeben: Eine Gerade g in Parameterform in einem 3D-Koordinatensystem. Gesucht: Der Schnittpunkt von g mit der x-Achse. Das ist hier kurz erklärt.

Lösungsidee


  • Im Schnittpunkt müssen die y- und die z-Koordinaten jeweils 0 sein.
  • Man setzt also im Ortsvektor x die Komponenten x und y gleich 0.
  • Die x-Koordinate selbst ist dann gesucht, man setzt sie als Unbekannte x ein.

Genau eine Lösung


  • Gibt es einen Schnittpunkt, so erhält man für die Unbekannte x und den Parameter r Zahlenwerte.
  • Diese Zahlenwerte müssen alle drei Gleichungen des Systems erfüllen.
  • Der Schnittpunkt liegt dann bei (x|0|0)

Keine Lösung


  • Gibt es für x und r keine Werte, die alle drei Gleichungen erfüllen, ...
  • dann hat die Gerade g keinen Schnittpunkt mit der x-Achse.

Beispiel mit Schnittpunkt


  • g: (2|3|4)+r(6|-3|-4)
  • Man setzt den Term für die Gerade gleich (x|0|0).
  • Es entsteht daraus ein lineares Gleichungssystem:
  • x = 2 + 6r
  • 0 = 3 - 3r
  • 0 = 4 - 4r
  • Über die zwei unteren Gleichungen erhält man: r = 1
  • Das in die obere einsetzen gibt: x=8
  • Also ist (8|0|0) der Schnittpunkt von g mit der x-Achse.

Beispiel ohne Schnittpunkt


  • g: (2|3|8)+r(6|-3|-4)
  • Man setzt den Term für die Gerade gleich (x|0|0).
  • Es entsteht daraus ein lineares Gleichungssystem:
  • x = 2 + 6r
  • 0 = 3 - 3r
  • 0 = 8 - 4r
  • Über die mittlere Gleichung erhält man r = 1.
  • Über die unterste Gleichung erhält man r = 2.
  • r darf aber nur einen Wert annehmen nicht zwei.
  • Schluss: diese Gerade hat keinen Schnittpunkt mit der x-Achse.