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Kreis und Kugel Aufgabe mit Matura-/Abiturniveau

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Aufgabe

Gegeben sind der Kreis k : x2 + y2- 10x- 14y + 49 = 0  und der Punkt P(0 |-3 )  .

  1. Bestimme den Mittelpunkt M und den Radius r des Kreises k.
  2. Wie lauten die Gleichungen der Tangenten, die vom Punkt P an den Kreis k gelegt werden können?
  3. Die Betrachtung wird nun auf den 3-dimensionalen Raum erweitert. Gesucht ist die Gleichung der Kugel K, welche die Ebene E : z = 25  berührt und die xy - Ebene im Kreis k schneidet.

Lösung

  1. M (5 |7)  r = 5
  2.      3
y1 = 4x- 3  und x = 0  (y-Achse)
    Die Lösung findet man zum Beispiel mit der Hess’schen Normalform: Der Kreismittelpunkt hat von den gesuchten Tangenten den Abstand 5 (=Radius).
  3. (x- 5)2 + (y- 7)2 + (z- 12)2 = 169
    Mit einer guten Schnittskizze lassen sich die fehlende z-Koordinate des Mittelpunktes und der Radius finden.