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Variablen in Vektoren

Schüler Gymnasium, 11. Klassenstufe

Tags: Skalarprodukt, Variablen, Vektor

 
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HyEnd

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11:50 Uhr, 09.05.2009

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Hallo,

ich sitze seit einiger Zeit an meinen Hausaufgaben zu Montag und komme wirklich nicht weiter. Die Aufgabe lautet wie folgt:

Gegeben sind die Punkte A(8|0|0),B(8|3|0) und C(4t+5|3|-3t)
a) Bestimmen Sie t R so, dass das Dreieck ABC rechtwinklig ist.
b) Bestimmen Sie t R so, dass das Dreieck ABC gleichschenkilg ist.
c) Beweisen Sie, dass ABC für alle t EL ? ein "echtes" Dreieck ist.

Mit einem echten Dreieck ist gemeint, dass nicht alle 3 Punkte auf einer Linie liegen. (sonst ist es ja eigentlich auch kein Dreieck ;-)

Ich habe bei a versucht über das Skalarprodukt zu argumentieren, sodass A B und A C orthogonal zueinander sind, also A B * A C =0, nur leider hat das nicht funktioniert. (Endergebnis: -9=0)

Für b habe ich leider nicht mal einen Ansatz

c dachte ich, dass ich, da es sich um ein Dreieck im Raum handelt, dass damit der Punkt C überhaupt auf einer Linie mit A und B liegen kann erstmal die Koordinate z 0 werden muss, was nur über t=0 geht. da nun aber (korrigiert mich bitte wenn ich mich irre) die Koordinate x nicht mehr gleich 8 werden kann, ist die Möglichkeit des "unechten" Dreiecks nicht mehr gegeben. Also scheint dieser Teil gelöst.

Ich bitte um schnelle Hilfe, da ich die Aufgabe zu Montag brauche.

MfG

Jan Pascal


Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:

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BjBot

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12:09 Uhr, 09.05.2009

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zu a)

Es gibt ja nicht nur diese Möglichkeit für einen rechten Winkel

zu b)

Gleichschenklig heisst doch dass 2 Seiten gleich lang sind

zu c)

Zeige dass kein C auf der Geraden durch A und B liegt


HyEnd

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15:25 Uhr, 09.05.2009

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zu a)

Um Rechtwinkligkeit zu beweisen fällt mir jetzt eigentlich nur Pythagoras ein, nur da find ich keine Möglichkeit das zu lösen

zu b)

Was gleichschenklig ist, weiß ich schon, nur wie man darauf kommt weiß ich nich. Kann man das nich eigentlich so machen, dass man einen Punkt D bestimmt, sodass man von dem auf Punkt C schließen kann?

zu c)

Ich glaube, dass ich das mit meiner Argumentation bereits erledigt habe, da ja die x- und die z-Koordinate in diesem Fall gleich sein müssten, was Anhand meines Beispiels ja nicht der Fall sein kann.

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maths159

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15:26 Uhr, 09.05.2009

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Ich beweise in einem Dreieck einen rechten Winkel, in dem ich zeige, dass das Skalare Produckt 0 ergibt.


mfg
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maths159

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15:30 Uhr, 09.05.2009

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Mit Phytagoras machst du es so, dass du dir den Betrag von den Vektoren ausrechnest und dann einfach schaust, ob die Wurzel der Summe der Kathetenzum Quadrat gleich der Wurzel der Hyphotenuse zum Quadrat ist. Du wendest also ganz normal den Phytagoras an.


HyEnd

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15:30 Uhr, 09.05.2009

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dann schaue mal in meinen Ausgangspost: Zitat:

"Ich habe bei a versucht über das Skalarprodukt zu argumentieren, sodass A B und A C orthogonal zueinander sind, also A B * A C =0, nur leider hat das nicht funktioniert. (Endergebnis: -9=0)

Antwort
maths159

maths159 aktiv_icon

15:32 Uhr, 09.05.2009

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Hey, ja ich bin grade draufgekommen, dass ich mich vertan habe.

Aber porobiers mal mit dem Phytagoras, so wie ich dirs oben beschriebenhabe, hoffe es ist verständlich....!
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maths159

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15:44 Uhr, 09.05.2009

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Hats funktioniert?
HyEnd

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15:44 Uhr, 09.05.2009

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nach der ganzen pythagoras rechnerei kommt dann am ende 1762 +32t als betrag von A C raus, was ich persönlich etwas unrealistisch finde.

HyEnd

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16:13 Uhr, 09.05.2009

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ich muss mich korrigieren, hatte nen rechenfehler, nun kommt für A C aber erstmal, wenn ich mich nicht verrechnet habe folgendes raus: 27 t 24 t + 18

also wieder so ein verqueres ergebnis -.-

Antwort
BjBot

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16:17 Uhr, 09.05.2009

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@ HyEnd

Ich meinte nicht dass du es mit Pythagoras machen sollst sondern dass ein Dreieck doch nicht nur rechtwinklig ist wenn AB und AC senkrecht zueinander stehen. Vielleicht gibt es halt kein t, so dass im Punkt A der rechte Winkel ist, dafür aber vielleicht eine Möglichkeit dass in B oder C der rechte Winkel ist.


HyEnd

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16:29 Uhr, 09.05.2009

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@bjbot

ich hab das ganze jetzt mal mit dem rechten winkle bei C probiert. nach mehreren rechenschritten steht da nun: 25t²-24t=9

nun komm ich aber nicht weiter, da ich hier eigentlich nicht die wurzel ziehen kann, da dann dort t steht, was dannn wiederrum nicht lösbar ist, ohne dass ein wert eigesetzt wird

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BjBot

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16:37 Uhr, 09.05.2009

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Muss nicht -9 auf der anderen Seite stehen ?

Also die Gleichung müsste lauten:

25t²-24t+9=0 <=> t²-0,96t+0,36=0 <=> ...

Das löst man dann z.B. mit pq Formel.


HyEnd

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16:46 Uhr, 09.05.2009

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habe ich auch grade gemerkt, hab das auch schon in die pq-formel eingesetzt, und dort ist dann der radikant unter der wurzel negativ, also ist diese gleichung nicht lösbar

und was einen rechten winkel bei punkt B angeht: das is im prinzip wie bei punkt A, dort steht am ende auch 9=0, also ist das auch nicht möglich

ist es etwa möglich, dass unser mathelehrer uns eine nicht lösbare aufgabe gegeben hat?^^

Antwort
BjBot

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17:05 Uhr, 09.05.2009

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Nein, die Vektoren AB und BC lauten doch:

AB=(0;3;0)

BC=(4t-3;0;-3t)

Was ergibt das Skalarprodukt dieser Vektoren ?
HyEnd

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17:11 Uhr, 09.05.2009

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0?^^

und was heißt das dann für t? das muss ich dann ja auch noch irgendwie bestimmen können

Antwort
BjBot

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17:18 Uhr, 09.05.2009

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Genau es entsteht 0=0, also eine wahre Aussage und das bedeutet dass für ALLE t im Eckpunkt B des Dreiecks IMMER ein rechter Winkel vorliegt - klingt komisch, is aber so ;-)

Merk dir:

0=9 ---> falsche Aussage ----> keine Lösung

0=0 ---> wahre Aussage ---> unendlich viele Lösungen


HyEnd

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17:23 Uhr, 09.05.2009

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oha, das wusste ich bis jetzt auch nich^^

damit ist ja schonmal a) gelöst.

und nun zu b) muss man dann ja nur eine länge von 9 LE erreichen, um die gleichschenkligkeit darzulegen, oder?

Antwort
BjBot

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17:27 Uhr, 09.05.2009

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Ja wäre schön wenn das klappt, allerdings ist die Länge von AB ja wurzel(0²+3²+0²)=wurzel(9)=3 und nicht 9.

Kannst ja mal schauen ob |AC|=3 oder |BC|=3 so umformen kann, dass was schönes für t rauskommt.


HyEnd

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17:38 Uhr, 09.05.2009

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wenn denn da überhaupt was für t rauskäme, denn sowohl bei AC als auch bei BC wird der radikant der pq-formel negativ, sodass die aufgabe nicht lösbar wird...

Antwort
BjBot

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17:41 Uhr, 09.05.2009

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Weiss jetzt nicht wo wirklich was du mir sagen willst, bei |BC|=3 gibts auf jeden Fall schöne Lösungen, habs grad mal gerechnet.

zu c)

Kann sein dass du das Richtige meinst, ich würde es aber nicht einfach nur so verbal da hinschreiben sondern so zeigen wie ich es oben beschrieben hatte.


HyEnd

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17:53 Uhr, 09.05.2009

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zu b)

also bei mir sieht das mit BC wie folgt aus

(4t-3)2+(-3t)2=3
16t2-24t+9+9t2=3
25t2-24t+6=0
t2-0,96t+0,24=0

das is dann die form für pq-formel, dort eingesetzt ergibt der radikant -0,0096, also nicht lösbar, sonst schreib doch mal deine lösung kurz auf, wie das bei dir aussieht

zu c)

ich meine das wie folgt:
C(4t+5|3|-3t)

y-Achsenwert fixiert
in einer ebene mit B (also auf einer Höhe)

B(8|3|0)

z(von B)=0
z(von C)=-3t

-3t=0|:(-3)
t=0

x(von B)=8
x(von C)=4t+5
4t+5=8|-5
4t=3|:4
t=0,75

Faktor t für Koordinaten x und z nicht identisch
C kann nie in einer Linie (d.h. auf einer Geraden) mit A und B liegen

verständlich oder fehlerhaft?

Antwort
BjBot

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18:15 Uhr, 09.05.2009

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zu b)

Du musst es gleich 9 setzen, also die Länge ist schon 3 aber wenn du es auf beiden Seiten quadrierst, so dass die Wurzel links wegfällt, dann wird es natürlich wieder zu 9 und diese hebt sich dann gegeneinander auf und du solltest dann auf t=0 oder t=0,96 kommen.

zu c)

Passt so.


Frage beantwortet
HyEnd

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18:18 Uhr, 09.05.2009

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achso ok, dann ist mein fehler gefunden und die aufgabe gelöst, dankeschön!