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Vom Quadrat zur Pyramide Aufgabe mit Matura-/Abiturniveau

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Aufgabe

Die Vektoren    (    )        (     )
      x               2
p =   y   und q =     2
      z             - 1 schliessen einen rechten Winkel ein. Der Vektor p  hat die Länge 15. Weiter gilt für die Komponenten von p : x+ 5z = 0 und 0 < x  .

  1. Bestimme die Komponenten des Vektors p  .
  2. Mit den Vektoren -A--->B = p  und --A-->D  = k.q (0 < k)  wird vom Punkt A(- 2|1 |7)  aus ein Quadrat ABCD aufgespannt.
    Bestimme k und die Koordinaten der fehlenden Eckpunkte B, C und D dieses Quadrats.
  3. Wie lautet die Koordinatengleichung der Ebene ABC?
  4. Der Ursprung O( 0|0 |0)  ist die Spitze einer Pyramide mit der Grundfläche ABCD. Wie gross ist ihr Volumen?
  5. Wie gross ist der Winkel zwischen der Seitenkante AO und der Grundfläche ABCD?

Lösung

  1.     (     )
        10
p =   - 11
       - 2
  2. B( 8|- 10|5)  C( 18|0 |0)  und D( 8 |11|2)
  3. E : 5x+ 2y+ 14z -90 = 0
  4. V = 450  . Die Höhe h = 6  der Pyramide findet man mit der Hess’schen Normalform.
  5. a  ~~  54.74o