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Eine Ebene und zwei Kugeln Aufgabe mit Matura-/Abiturniveau

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Aufgabe

Gegeben sind die Punkte A(- 2|- 2|1 )  , B(3 |2|3 )  und C( -1 |2|- 5)  , sowie die Kugeln

K1 : (x- 3)2 + y2 + (z +2)2 = 36      K2 : (x+ 1)2 + (y- 4)2 + z2 = 36
  1. Wie lautet die Koordinatengleichung der Ebene mit den Punkten A, B und C?
  2. Wie gross ist der spitze Schnittwinkel der Geraden g1  durch die Punkte A und B und der Geraden g2  durch die Punkte B und C?
  3. Beweise: Die Kugel K2  ergibt sich durch Spiegelung der Kugel K1  an der Ebene 2x- 2y - z + 1 = 0  .
  4. Die beiden Kugeln schneiden sich in einem Kreis. Berechne seinen Radius und seinen Mittelpunkt.

Lösung

  1. - 2x + 2y+ z- 1 = 0
  2.         o
a  ~~  53.13
  3. Der Mittelpunkt M
  1  gespiegelt an der gegebenen Ebene ergibt den Mittelpunkt M
  2  . Aus den Kugelgleichungen ist zudem ersichtlich, dass r  = r
 1    2  ist.
  4.                  V~ -
M (1 |2|- 1) r = 27  . Der Mittelpunkt M ist die Mitte zwischen M1  und M2  . Der Radius lässt sich in einer Schnittzeichnung mit Hilfe des Pythagoras berechnen.