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Abikurs Mathe - Analytische Geometrie

<< 15 - Schnittwinkel bestimmen >>


Formeln
Winkel zwischen zwei Vektoren  

Winkel Gerade/Gerade  

Winkel Gerade/Ebene  

Winkel Ebene/Ebene  


Unterschiede der Winkelformeln

Winkel zwischen zwei Vektoren     Winkel Gerade/Gerade

   

   


Im Gegensatz zum Winkel zwischen zwei Vektoren ist der Winkel zwischen zwei Geraden immer der kleinste aller vorkommenden Winkel (daher die Betragsbildung im Zähler)!

Winkel Gerade/Ebene

Wenn wir in die Winkelformel den Normalenvektor der Ebene und den Richtungsvektor der Geraden einsetzen, so erhalten wir NICHT den Winkel α zwischen g und E! Wir erhalten vielmehr den Winkel 90°-α.Wegen

cos(90°-α)= cos(-(-90°+α))=cos(-90°+α)= cos(α-90°)=sin(α)

steht auf der linken Seite der Winkelformel diesmal nicht cos(α) sondern sin(α)!



Rechenbeispiel 1

Gesucht ist der Schnittwinkel zwischen der Geraden und der Ebene .

Lösung

Wir berechnen zunächst einen Normalenvektor mit dem Vektorprodukt der beiden Richtungsvektoren:

Um den Winkel zwischen g und E zu bestimmen benötigen wir die Winkelformel . Mit folgt

Einsetzen in die Winkelformel liefert:

Es folgt α≈27,5° (mit dem GTR über 2ND sin-1).

Aufgabe
Gesucht ist der Schnittwinkel zwischen der Geraden und der Ebene .

Lösung

Wir berechnen zunächst einen Normalenvektor mit dem Vektorprodukt aus den beiden Richtungsvektoren der Ebene:

Wegen folgt und damit ist auch α=0°. Dies bedeutet, dass g parallel zu E verläuft oder komplett in E liegt. Welche der beiden Varianten nun tatsächlich zutrifft war nicht gefragt.

Rechenbeispiel 2

Gesucht ist der Schnittwinkel zwischen den beiden Ebenen und .

Lösung

Wir berechnen zunächst einen Normalenvektor für E1:

Mit folgt und .

Einsetzen in die Winkelformel liefert

Es folgt α≈84,3° (mit dem GTR über 2ND cos-1).

Aufgabe

Gesucht ist der Schnittwinkel zwischen den beiden Ebenen E1: x1+2x2-2x3=4 und E2: 8x1+4x2+x3=16.

Lösung

Mit folgt und .

Einsetzen in die Winkelformel liefert

Es folgt α≈58,8° (mit dem GTR über 2ND cos-1).

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