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Zusammenhängende grössere Aufgaben

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Aufgaben

Parallele Ebenen und ein Lichtstrahl Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Gegeben ist die Ebene E: 2x - 2y - z- 12 = 0  und die Ebene F durch die drei Punkte A( 1|2 |4)  , B( 2|2 |6)  und C(3 |5|2 )  . Zudem bekannt ist die Gerade g durch die Punkte P (15|16 |13)  und Q( 1|2 |-1 )  .

  1. Zeige, dass die Ebenen E und F parallel sind.
  2. Bestimme den Abstand der beiden Ebenen
  3. Ein von P aus Richtung Q laufender Lichtstrahl wird an der Ebene E reflektiert. In welchem Punkt trifft der reflektierte Lichtstrahl auf die Ebene F?
 
Zwei Kugeln Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Gegeben sind die Punkte P(3 |-3 |4)  , Q( 3 |0|7)  und S(15 |9|2 )  . Der Punkt P liegt auf der Kugeloberfläche der Kugel K1  mit Mittelpunkt M1( 7 |1|6 )  . Die Gerade g geht durch die Punkte P und Q.

  1. Wie gross ist der Radius r1  der Kugel K1  ?
  2. Liegt der Punkt S innerhalb oder ausserhalb der Kugel K1  ? Begründe.
  3. Gesucht ist der Mittelpunkt M2  und der Radius r2  jener Kugel K2  , die die Strecke M1S  als Durchmesser hat.
  4. Wie lang ist der Teil der Gerade g, der innerhalb der Kugel K1  verläuft?
  5. Welchen Abstand hat der Kugelmittelpunkt M1  von der Gerade g?
 
Zwei Ebenen und eine Kugel Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Gegeben sind die Punkte A( 21|- 24|- 2)  , B( 5|- 6|- 9)  , C(19 |-26 |-5)  , D( -5 |-2 |10)  , E( -5 |4| 37 )  und M (1 |1|4 )  .
Die Punkte A, B und C erzeugen die Ebene e  .
Die Puntke C und E bestimmen die Gerade g.

  1. Wie lautet die Koordinatengleichung von e
  2. Wie lautet die Koordinatengleichung der Ebene f  , die parallel zu e  liegt und den Punkt D enthält?
  3. Wie gross ist der Schnittwinkel zwischen g und e  ?
  4. Es ist zu zeigen, dass der Punkt M der Mittelpunkt jener Kugel ist, die die beiden Ebenen e  und f  berührt und den Punkt D enthält
 
Quadrat, Lichtstrahl und Pyramide Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Gegeben sind die drei Punkte A(4 |14|17)  , B(16 |11|14)  und C( 16 |2 |23)  . Sowie der Punkt U (-10 |4|16 )  .

  1. Es ist zu beweisen, dass das Dreieck ABC rechtwinklig-gleichschenklig ist.
  2. Wie lauten die Koordinaten jenes Punktes D, der das Dreieck ABC zu einem Quadrat ABCD ergänzt?
  3. Wie lauten die Koordinaten des Quadratmittelpunktes M?
  4. Ein Lichtstrahl geht von U aus und wird im Punkt M an der Quadratebene reflektiert. Unter welchem Winkel trifft er auf die Ebene?
  5. Der gespiegelte Lichtstrahl trifft im Punkt Z auf der xy-Ebene auf. Wir lauten die Koordinaten von Z?
  6. Eine gerade quadratische Pyramide mit dem Volumen V = 324 wird über dem Quadrat ABCD errichtet. Wie lauten die Koordinaten der Spitze S dieser Pyramide? Es sind alle möglichen Lösungen zu berechnen.
 
Verbindende Gerade Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Gegeben sind eine Ebene und zwei Geraden

                                  (     )     (     )
                                     -1         - 2
E1 : 2x + y+ 2z +6 = 0   g : r(t) =   4   +  t    2
                                      7         - 1
h(P,Q) durch P (5|1 |-2 ) und Q(1 |-1 |2)
  1. Welchen Abstand hat der Punkt P von der Ebene E
  1
  2. Welche gegenseitige Lage haben die Gerade g und h?
  3. Gesucht ist die Koordinatengleichung einer Ebene E2  , die g enthält und senkrecht auf der Ebene E1  steht.
  4. Welche Gerade geht durch den Punkt A( 6|0 |3)  und schneidet die beiden Geraden g und h?
 
Dreieck und ein Paar Kugeln Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Gegeben sind die drei Punkte P(8 |-4 |10.5 )  , Q(- 2|- 4|18 )  und M (- 2|- 4|3 )  und die Gerade

         (      )    (     )
              0         -1
g : r(t) = - 10   + t    3
             18          0
  1. Es ist zu zeigen, dass das Dreieck MPQ gleichschenklig ist. 1.5 P.
  2. Es ist zu zeigen, dass die Gerade h(M P)  und g  windschief sind. 1.5 P.
  3. Die Kugel K habe den Mittelpunkt M und berühre die Gerade g  . Welchen Radius hat die Kugel K? Wo berührt die Kugel K die Gerade g  ? 3 P.
  4. Auch der Punkt Q liegt auf der Kugeloberfläche von K. Wie lautet die Gleichung der Tangentialebene E an K im Punkt Q? 1.5 P.
  5. Die Kugel K’ hat den Mittelpunkt A( 18|- 4|18 )  und den Radius 20. Es ist zu zeigen, dass der Punkt Q auf dem Schnittkreis der Kugeln K und K’ liegt. 1.5 P.
  6. Wie lautet die Koordinatengleichung der Ebene, in der der Schnittkreis von K und K’ liegt? 2 P.
  7. Welchen Radius hat der Schnittkreis von K und K’? 2 P.
 
Kugeln und Gerade Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Gegeben ist der Punkt P(3 |- 3|4)  , Q(3 |0|7)  und S(15 |9|2 )  . Der Punkt P liegt auf der Kugeloberfläche der Kugel K1  mit Mittelpunkt M (7|1 |6)  . Die Gerade g geht durch die Punkte P und Q.

  1. Wie gross ist der Radius der Kugel K1  ?
  2. Wie lang ist jene Strecke der Gerade g, die innerhalb der Kugel K1  verläuft?
  3. Wie gross ist der Abstand des Kugelmittelpunktes M von der Gerade g?
  4. Der Punkte S liegt ausserhalb der Kugel K1  . Richtig oder falsch? Begründung?
  5. Gesucht ist der Mittelpunkt und der Radius jener Kugel K2  , die die Strecke MS als Durchmesser hat.
 
Kreiszylinder Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Die (Rotations-)Achse eines Kreiszylinders geht durch die Punkte A( -1 |3|8 )  und B( -1 |4|9 )  . Die Gerade t durch die Punkte C( 2|3 |11)  und D(4 |3|10 )  ist eine Tangente an den Zylinder.

  1. In welchem Punkt T berührt die Tangente t den Zylinder?
  2. Vom Punkt L( 3|- 4|14)  aus verläuft ein Lichtstrahl, der im Punkt T am Zylinder reflektiert wird. Wie lautet die Gleichung des reflektierten Lichtstrahls?
 
Gerader Kreiskegel Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Der Punkt S(19 |-8 |12)  ist die Spitze eines geraden Kreiskegels, dessen Grundkreis auf der Ebene E: 9x - 6y+ 2z- 1 = 0  liegt. Der Punkt P(3 |y|- 7)  liegt auf dem Grundkreis des Kegels.

  1. Wie lang ist die Höhe des Kegels?
  2. Wie gross ist der Neigungswinkel a  der Mantellinie PS  gegenüber der Ebene des Grundkreises?
  3. Gesucht ist jener Punkt Q auf dem Grundkreis des Kegels, der von P den grössten Abstand hat.
 
QUADRATische Pyramide Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Von einem Quadrat ABCD kennt man die Ecken A( 1|1 |1)  und B(5 |5|3 )  . Die Ecke D hat die x-Koordinate -1.

  1. Wie lauten die restliche Koordinaten von D? Es ist nur jene Lösung mit ganzzahligen Koordinaten anzugeben.
  2. Wie lauten die Koordinaten der Ecke C?
  3. Das Quadrat ABCD soll die Grundfläche einer geraden, quadratischen Pyramide mit Volumen V=72 sein. Wie lauten die Koordinaten der Spitze S dieser Pyramide?
 
Dreiseitige Pyramide Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Die drei Punkte A( 6|4 |5)  ; B( 9|24 |9)  und C( 12|8 |4)  bilden die Grundfläche einer dreiseitigen Pyramide mit der Spitze S(x |y|z )  .

  1. Wie lautet die Koordinatengleichung der Ebene E(ABC)?
  2. Welchen Flächeninhalt hat das Grunddreieck ABC?
  3. Die Spitze S der Pyramide liegt auf der Gerade          (    )    (    )
            6         6
g : r (t) =  4   + t   4
            5         1 und das Volumen beträgt 36. Wie lauten die Koordinaten der Pyramidenspitze S?
 
Geradenschar Aufgabe dem Aufgabenblatt hinzufügen

Gegeben ist die Ebene E: x+ 2y + 2z - 12 = 0  . Für jedes a  (-  IR  stellt die folgende Gleichung eine andere Gerade ga(t)  dar (sog. Geradenschar):

         (         )     (      )
            12- 2a         - 12
ga : r (t) =      0   +  t     6
                 a            0
  1. Es ist zu beweisen, dass alle Geraden ga(t)  in der Ebene E liegen.
  2. Welche gegenseitige Lage haben alle Geraden ga(t)  ? Begründe deine Antwort.
  3. Welchen Radius haben jene Kreise, die die Geraden g0(t)  und g5(t)  als Tangenten haben?