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Ebene, Kugel und Dreieck Aufgabe mit Matura-/Abiturniveau

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Aufgabe

Gegeben sind die Ebene E : 11x - 10y+ 2z- 30 = 0  und die Punkte M (- 4|10 |-3)  und A(10 |-8 |4)  .

  1. Wie gross ist der Schnittwinkel zwischen der Ebene E und der Geraden g durch die beiden Punkte A und M?
  2. Wie gross ist der Abstand des Punktes M von der Ebene E?
  3. Eine Kugel K mit dem Mittelpunkt M schneidet die Ebene in einem Kreis mit Radius 9. Wie lautet die Gleichung dieser Kugel?
  4. P( p|- 2|6)  ist ein Punkt auf der Kugel K. Man berechne p sowie die Gleichung der Tangentialebene Et an K in P.
  5. Welchen Flächeninhalt hat das Dreiecks AMP.
  6. Wieviel misst die grösste mögliche Fläche eines Dreiecks AMQ, wenn der Punkt Q auf der Kugel liegen soll.

Lösung

  1. a  ~~  76.56o
  2. d = 12  . Z.B. Hess’sche Normalform verwenden.
  3. (x+ 4)2 + (y- 10)2 + (z + 3)2 = 225  . Den Kugelradius bekommt man mit einem Pythagoras.
  4. p = -4  ; Et : 12y- 9z + 78 = 0  . Der Vektor PM ist der Normalenvektor der gesuchten Tangentialebene.
  5. AAMP   ~~  112.01
  6. A     ~~  178.9
 max